岩爆模拟材料研制及模拟试验分析

根据岩爆模拟试验的要求,进行了相似材料的配合比试验,筛选出适合作为岩爆模型的相似材料,进一步制作含孔模型试样,进行了不同加载比,不同开孔方式,不同几何特性的模型试验,探讨了岩爆发生机制,得到 一些规律性的结果。     

高地应力隧道岩爆实验及模拟预测

为了深入了解高应力区岩爆机理、围岩失稳特征与应力场的变化关系,以黑石岭隧道岩爆为研究背景,运用强度准则理论分析、物理实验和三维应力场数值模拟的方法进行综合研究。研究发现,脆硬性岩体开挖卸荷后应力场σ_1、σ_3的变化态势对岩体破坏特征有直接影响,围岩σ_3值的增长抑制岩石的径向位移,造就应力场环向梯度的偏大,加上岩体聚集的较高的弹性应变能,是诱发岩爆的主要原因。掌握岩体岩性及破坏过程中应力-应变关系,研究分析开挖卸荷应力场的变化趋势,是预测判别岩爆及其发生位置的重要方法。     

氮气钻井岩爆动力学演化机制的数值模拟及岩爆实录特征分析

应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,基于致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标准,分别应用CWFS-DP(cohesion weakening and frictional strengthening-CWFS)内聚力弱化摩擦力强度准则、DP强度准则及MC强度准则进行平行数值计算,得出了氮气钻井井底岩爆的动态演化过程。研究表明,井底逐渐靠近裂缝过程中致密砂岩基质会产生两种不同的破坏方式,即是沿着潜在剪切面,向井筒剪切滑移破坏及应力集中条件下的微剪切方式的挤压屈服破坏,直至破坏区延伸连通低压井筒,裂缝内的高压气体及岩爆碎屑释放大量能量,产生井底岩爆。该研究成果可系统解释X8-2井井底岩爆发生前后随钻监测参数的异常变化,为准确判断氮气钻井井下工况提供了理论支撑,同时为及时采取针对性的对策措施提供了依据。     

矿井岩爆数值模拟及应力状态分析

为了得出岩爆与应力分布状态之间的关系,为制定合理的岩爆预防及治理措施提供依据,采用数值模拟的方法,研究了岩爆巷道的围岩应力状态。结果表明:非均匀薄壁应力现象的存在,是掘进工作面岩爆频发的重要原因;对于硬脆性的围岩体,在受到扰动时,由于巷道围岩体内的应力集中峰值距离巷道表面距离较近,应力集中峰值就可能超过岩体破坏的极限强度,从而使岩石突然破坏,发生岩爆现象。该成果对岩爆的预防具有一定的参考价值和指导意义。     

基于GD-DNN模型的岩爆烈度等级预测方法与应用

岩爆是深埋隧道施工过程中开挖时形成临空面,引起能量突然释放的现象,轻则岩片剥落,重则造成人员伤亡和财产损失,其危害程度取决于岩爆烈度等级,因此岩爆烈度等级预测是急需解决的难题之一。本文针对单一指标预测法预测效果不理想的问题,首先设计并实现了综合指标法和针对多分类问题的分类器,其次提出并建立了基于梯度下降(Gradient Descent)算法优化深度神经网络(Deep Neural Network)的GD-DNN岩爆烈度等级预测模型。实验结果表明：GD-DNN模型预测的准确率达到95.8%,相比机器学习算法K最近邻(K-nearest neighbor,KNN)、支持向量机（support vector machine,SVM)和深度学习算法DNN分别提高了45.8%、38.7%和8.3%,同时在精确率、召回率和??1值三项指标上均优于其他模型。最后在秦岭隧道、大相岭隧道、通渝隧道和马路坪矿井4个实际工程中检验模型的预测效果,检验结果证明GD-DNN模型能够精准预测岩爆烈度等级,研究成果可应用于深埋隧道工程中。     

基于决策树模型的岩爆烈度预测

综合分析了岩爆的主要影响因素,选取岩石应力系数σ_θ/σ_c、岩石脆性系数σ_c/σ_t和弹性能量指数Wet作为评价指标,采用决策树方法进行岩爆烈度预测。以国内外比较典型的32个岩石地下工程实例作为基础样本数据,结合ID3算法建立了判定岩爆烈度的决策树模型。再选取15个工程实例,运用建立好的决策树模型对其岩爆烈度进行分级,并与实际岩爆等级以及采用模糊灰关联法、距离判别法、ν-SVR算法的评判结果进行对比。结果表明,本文提出的决策树方法具有计算简单、准确可靠、预测效率高的特点。     

巷道岩爆孕育过程的数值模拟

针对岩石类动力学灾害如地震、岩爆、冲击地压、煤矿开采中的三突问题,其形成机制都可归结为岩石损伤演化诱致结构灾变的模式。工程结构灾变区的形成和发展可以通过数值模拟确定。根据微损伤不可逆演化原理,利用格形有限元模型,模拟巷道断面在自适应位移加载条件下,从点状微损伤斑图到宏观贯通断裂的不可逆的跨尺度生长过程。数值程序是在ANSYS平台上开发。     

不同轴向应力下瞬态卸载诱发岩爆破坏数值模拟

运用RFPA2D进行岩石试样瞬态卸掉围压数值试验研究,旨在探讨在不同地应力条件下隧道、洞室等实际工程开挖时诱发的岩爆过程和机理.首先进行单轴加载数值试验,然后进行同围压不同轴向应力下瞬时卸载围压诱发岩爆数值试验.结果表明:单轴加载时试样集中某狭窄带破坏,有少量微震事件;瞬态卸载却集中自由面附近较大面积损伤,卸载前几乎没...     

冬瓜山铜矿床岩爆特性分析

根据冬瓜山井巷掘进期间记录到的岩爆现象,分析了岩爆特性,确定了该矿井巷的岩爆危险区,对该矿床几种主要的岩石进行了多种力学性质试验,包括强度试验和变形试验等,指出该矿床矿岩除大理岩外,其他岩石都具有不同程度的岩爆倾向性,并对岩爆倾向性属性进行了分析。     

深部巷道构造应力作用下岩爆过程的数值模拟

针对深部巷道岩爆现象,结合华丰煤矿深部开采的冲击地压问题,采用FLAC-Dynamic进行了深部巷道岩爆动力学计算分析.计算结果表明,发生岩爆时,巷道围岩的速度曲线和加速度曲线出现突变.在水平构造应力的作用下,巷道可能岩爆的过程是先从巷道的两帮开始,然后迅速扩展到巷道的顶、底板的过程.     

机油控制阀的仿真设计研究

对OCV阀的结构和基本原理进行分析,建立了OCV阀的数学模型,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真研究,分析了ECU发送的占空比调节信号对阀芯位置的影响.通过OCV阀系统的仿真研究,为OCV阀的设计制造提供了一种理论依据.     

有机污染物的迁移转化及模拟研究

介绍了有机污染物的挥发,光解,微生物降解和生物富集等迁移过程速率的预测和测定,模拟研究水环境中有机污染物的迁移转化过程,具有重要的环保意义。     

音箱低频特性辅助分析软件的研究与开发

音箱的箱体参数对音箱的低频特性影响很大,为了减小音箱设计与制作过程中的盲目性,有必要研制与开发一套相关的软件对音箱的低音特性进行仿真。就音箱类比等效线路模型的建立、分析方法、开发软件的选取、界面的设计以及仿真结果作了初步的探讨。     

供电系统模拟环境基本设想及实现初探

本文从计算机辅助教育入手，讨论了计算机辅助教学、模拟型课件、供电系统模拟环境，实现供电系统模拟环境的重要作用等问题，提出了有关实现这套模拟环境的数学模型与图形界面。     

高炮跟踪系统的仿真

以某自行高炮系统为对象，介绍了一个在实时仿真跟踪系统的实现，主要包括系统设计思想和基本原理，硬件组成，软件设计以及系统主要特点和实验分析，该系统的实现为自行炮跟踪系统提供了研究手段。     

一种简便的静电场数值模拟方法

利用两个实例,我们阐述了对静电场做数值模拟的一种简便方法。     

准脆性材料压缩本构关系理论曲线

分析了混凝土类准脆性材料的损伤破坏结构特征,根据混凝土压缩试验的本构关系曲线,提出了反映其变化特征的表达公式,给出了确定此曲线方程待定参数的计算方法,并且给出了该公式的分析和讨论.     

智能材料模拟肌体组织柔顺性特征研究

针对微创手术训练中现存的柔顺性触觉再现设备大多是机械接触,模拟肌体组织柔顺性特征时容易产生失真的问题,开展了液体智能材料模拟肌体组织的柔顺性特征研究.简单介绍了液体智能材料的流变学特性,进行了体现其柔顺性特征的压力释放实验研究,根据实验结果,利用Kelvin模型建立了其压力释放模型并进行了验证.利用不同磁场作用下液体智能材料模拟不同肌体组织柔顺性实验,建立了肌体组织压力释放模型并与相应磁场作用下智能材料模型进行了比较.结果表明液体智能材料在较大程度上能够模拟肌体组织的柔顺性特征.     

惯导平台稳定系统MATLAB仿真研究

讨论惯导平台稳定系统的工作及测试过程，建立了数学物理模型并完成仿真，设计实现了惯导平台稳定系统动态性能测试的软测试。