硬岩矿柱纵向劈裂失稳的弱场控制

为了研究硬岩矿柱稳定性,运用弱场控制思想分析硬岩矿柱纵向劈裂失稳机理,结合传递矩阵法推导了考虑劈裂岩板间侧向作用力的矿柱临界荷载表达式。研究结果表明,硬岩矿柱劈裂形成的岩板长细比较大,其岩板不是通长(贯通矿柱两端)的,而是截断的,截断岩板厚度与高度取决于矿柱初始弱场的位置;考虑劈裂岩板间侧向作用力影响时,矿柱临界承载为矿柱抗压强度峰值的23%左右,不考虑岩板侧向力作用情况,而只从岩石峰值强度角度研究矿柱稳定性风险很大;在矿柱劈裂失稳研究中,应针对局部稳定性弱场的最薄弱岩板进行屈曲分析,并给出不同约束条件下断裂岩板的临界荷载表达式。     

对称协同开采人工矿柱失稳的突变理论分析

根据材料力学理论,建立顶板-人工矿柱协同作用力学模型;通过分析组合结构的变形协调机制,推导人工矿柱压缩量关系式;基于突变理论,构建人工矿柱突发失稳的尖点突变模型,导出失稳的充要条件力学判据表达式。研究结果表明:人工矿柱突发失稳与刚度比k、介质均匀性系数m具有密切相关性;改变人工矿柱的力学参数和几何参数,可在一定程度上调控顶板的稳定性,这可为采空区应力环境再造和人工矿柱的科学设计提供基本力学依据。     

压弯构件失稳的突变理论浅析

应用突变理论建立了两端铰支的压弯构件失稳的尖点突变模型。借助数学方法 ,描述了压弯构件失稳过程中平衡的特性 ,并给出了压弯构件的侧移与荷载之间的关系表达式和结论     

沉积型铝土矿采空区矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳分析

基于沉积型铝土矿采空区失稳多为沿结构弱面滑移剪切破坏的特征,借助能量耗散理论和突变理论,构建矿柱-顶板支撑系统滑移突变失稳模型,研究受结构弱面影响的系统失稳机制,分析各内控因素对采空区稳定性的影响.结果表明:采空区突发滑移失稳是由支撑系统的内控因素和外控因素协同作用的结果.外控因素既定条件下,各内控因素敏感度由大到小依次为:采空区跨度b,矿柱宽度a,软弱带厚度B,结构弱面倾角θ,矿柱屈服区宽度c.软弱带厚度B和结构弱面倾角θ的敏感度略小于采空区跨度和矿柱宽度的敏感度,在实际工程中,应密切关注结构弱面因素的影响.晨光铝土矿工程实例验证了计算结果的可靠性.研究成果可为此类矿山采场参数设计提供依据.     

岩板振动失稳的燕尾突变模型

为了获得采掘过程动态载荷对层状岩体稳定性的影响,建立了岩板力学模型,给出了岩板系统的总势能表达式,应用燕尾突变理论,给出了岩板系统在面内应力、法向应力和振动载荷控制下失稳的分叉集方程.研究表明:控制变量u的变化会引起岩板的稳定性发生变化,当平衡曲面方程没有实根或取正根时,岩板处于稳定状态;当平衡曲面方程取负根时,岩板处于不稳定状态.     

爆破诱发地下工程岩体失稳的突变理论分析

随着国家经济建设的迅猛发展,类大型地下岩体工程日渐增多。采用钻爆法进行地下岩体工程建设或矿山采掘生产,频繁爆破作业产生手动荷载,不可避免地对周围岩体产生累积操作危害,甚至诱发地下工程岩体产生失稳破坏。本文主要针对突变理论来研究爆破动载诱发地下工程岩体顶板、矿柱、围岩等失稳的机理是可行的、恰当的。     

扰动作用下矿柱滑移失稳的理论分析

动力扰动作用下,处于高静载状态的岩石极易沿已有裂缝产生滑移,造成滑移型岩爆等动力灾害。通过能量分析和变分原理对动力扰动诱发高应力矿柱断裂滑移失稳（滑移型岩爆）的力学机理进行分析,得出了动力扰动条件下矿柱失稳的充要条件。通过开展动静组合荷载作用下的矿柱滑移失稳试验,验证了理论分析的正确性。研究表明：矿柱的动力滑移失稳只会发生在峰后阶段,对于处在峰前稳定平衡状态的矿柱,若要发生动力滑移失稳,需要爆破振动、巷道断裂等人工或者自然活动所产生的动力扰动达到一定量值,同时还需满足加载刚度k1小于峰后的滑移刚度k2。因此,对矿柱断裂滑移型岩爆量级的预测则须准确地确定过剪应力的量值。     

基于突变理论的深部煤柱稳定性

本文针对神华新街矿区盾构工法建设煤矿长距离斜井,研究了深部条件下保护煤柱的自身稳定性。研究发现,根据煤柱不同区域受力特征的差异性,可将其分成弹性核区和边缘塑性区,在此基础上建立了煤柱尖点突变模型,并经推导得到了煤柱的失稳判别公式。通过数值计算(UDEC)分析了深部盾构斜井保护煤柱在开采过程中的稳定状态。试验结果表明,随着煤层的开采能量缓慢释放,120m煤柱自边缘向内部逐渐屈服,并在单侧出现4.5m的塑性区。经公式判别,该工程中保护煤柱可以在深部开采条件下保持稳定,研究结果对相似工程中合理煤柱的留设提供了借鉴。     

基于突变理论的隧道失稳判据研究

近年来,强度折减法开始广泛应用于隧道稳定性研究。在采用双侧壁导坑法和CRD法(中隔壁法)等工法开挖大断面隧道的过程中,应力重分布作用和支护应力作用相互影响,周围岩土体演变为岩土与支护结构相互作用的复杂结构,其稳定性分析较为复杂,考察其稳定性需要合适的判据。鉴于塑性应变能单值和反映稳定性的特性,将其作为稳定性考察量;结合突变分析模型,得到计算模型的安全系数,并与现阶段流行的位移突变、计算不收敛、塑性区贯通等判据对比。结果表明:塑性应变能判据与其他判据的最大相对误差只有4.2%,具有较高的一致性,是准确的失稳判据。塑性应变能判据突变作用更明显,比其它判据更有优势。最后基于塑性应变能判据,绘制出双侧壁导坑法和CRD法开挖隧道的动态安全系数曲线,可为整个实际工程提供参考。     

基于有限元和突变理论的高拱坝坝体稳定研究

建立了高薄拱坝坝身稳定分析的系列概化模型,采用通用有限元软件ANSYS的屈曲分析功能,计算其稳定超载系数并用突变理论分析了高薄拱坝的稳定问题,分析表明,其稳定性判别结果与有限元稳定计算结果相吻合.     

基于突变理论的路基边坡冲刷稳定性评价

采用一种结合模糊数学和突变理论的新方法,评价路基边坡在降雨条件下的冲刷稳定性,在充分利用现场监测数据的基础上,建立边坡冲刷稳定性的综合评价体系。为避免人为确定评价因素权重的主观性,将突变理论运用于边坡综合评价中进行多准则评价决策。选取底层评价指标并根据隶属函数进行标准化计算,运用突变模型中的归一化公式得出边坡冲刷的总突变值,进而实现对边坡安全稳定性的评判。最后通过工程实例进行了分析验证。结果表明,该评价方法结合了模糊数学和突变理论的优点,能有效减少评价因素权重确定的人为主观性。     

ANSYS在高边坡危岩稳定性分析中的应用

根据燕子垭高边坡危岩的实际情况,运用ANSYS软件对其加固前后的稳定性进行有限元分析。程序中考虑了裂隙、孔隙水等因素对岩体整体稳定性的影响,并对加固前后岩体的应力、位移等方面进行了对比分析,为工程加固设计方案及其稳定性评价提供了理论依据。     

层状岩质边坡失稳的燕尾突变模型

根据层状岩质边坡含软弱夹层失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,应用非线性科学理论中的突变理论建立了完善的边坡失稳燕尾突变模型。研究得出内外环境参数的变化改变系统控制变量的取值。边坡势函数形式发生变化,边坡在演化过程中可能处于稳定状态,也可能处于失稳状态,其稳定性取决于边坡岩体的内在和外界因素。计算了边坡处于失稳状态下系统所释放出的能量。研究结果加深了对滑坡成因的认识,论证了应用突变理论研究边坡失稳现象的可行性。     

突变理论在工业事故预警中的应用

针对工业事故的突变特点和传统系统评价预警方法的弊端,介绍了突变理论评价预警的原理,提出了工业事故的突变预警方法该方法通过突变模型归一公式本身的内在机理来决定各指标的重要性及其量化过程,既避免了评价指标权重的不确定问题,又减少了评价人员主观因素的影响为更好地消减专家对底层指标打分结果的不确定性,将三角模糊数理论引入到突变评价预警模型中,可以对不同类型决策者(λ,α取不同值时)评价结果的稳定性进行分析实例应用分析表明,该方法合理,可行,且评价预警结果具有较好的稳定性     

碎裂介质围岩变形及稳定分析

引入碎裂岩体组合的结构模式及其变形本构规律，建立了碎裂介质圆形峒室围岩稳定和变形性质的分析理论，同时，提出以面体形变比认识围岩岩体结构特征的新观念。模型实例分析表明：碎裂岩体结构控制着围岩变形及稳起性，而且结构面的作用远远超过岩体组成成分岩块的作用。     

层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析

层状围岩中隧道开挖会引起非对称大变形现象,导致钢拱架扭曲、二衬开裂等工程问题。针对该问题,以四川省道219线改建工程海子山隧道为工程背景,在对该隧道围岩形变规律调研的基础上,建立基于块体离散元理论的数值模型,对层状围岩地层隧道稳定性进行数值分析。研究结果表明:隧道围岩大变形主要发生在以板岩为主的软弱岩层中,围岩的变形受层理面影响,表现出显著的非对称形变特征;当层理面与掌子面交线的视倾角等于0°时,层理面倾向角对围岩位移场及其破坏形态无影响。围岩侧压力系数λ=1、λ>1以及λ<1时,围岩的破坏形态分别受层理面、主应力方向、层理面与主应力方向共同控制;当视倾角等于90°时,围岩形变特征及其破坏形态在不同层理面倾向角的影响下存在4种模式。当视倾角不等于上述特殊情况时,在不同层面倾向角的影响下,围岩的变形特征及破坏形态存在8种模式。     

缓倾斜矿体顶板稳定性块体理论分析

阐述了水平或缓倾斜矿体采场设计的块体理论方法 ,并运用该方法进行了金厂峪金矿 6 0 8-2采场设计。     

可拓学理论在东戈壁露天矿工程岩体质量评价中的应用

基于可拓学工程方法,在物元模型理论的基础上建立工程岩体质量评价的物元模型,应用可拓集合的关联函数,建立基于物元和关联函数的工程岩体可拓评价方法,对新疆东戈壁露天矿主要工程岩体质量进行评价,并与传统的“RMR、Q”法评价结果作比较.研究结果表明:得出的评价结果与现场实际相符合.工程岩体质量的可拓学评价不仅可以反映岩体属于何种质量等级,而且可以反映工程岩体与其他质量等级的“距离”,能较好的反应工程岩体的质量等级,具有较好的适用性.