消除岩石动态实验曲线振荡的有效途径

就岩石动态应力－应变－应变率曲线测定中存在的严重振荡问题进行了讨论，提出了消除这一振荡的有效途径：改传统的矩形波加载为半周期正弦波加载。并就实现半周期正弦波加载的冲头结构进行了研究。     

岩石与炸药波阻抗匹配的能量研究

传统的波阻抗匹配观点正在受到来自工程爆破实践和岩石炸药波阻抗匹配的试验和分析结果的冲击。作者分析了传统波阻抗匹配观点的不全面之处,在此基础上,用较为全面地反映药卷爆轰与孔壁作用过程的模型,以传递到岩石介质中的爆炸能量最大为目标,通过理论分析和数值计算,给出了合理匹配时岩石与炸药参数间的关系,经验证,可以用来作为一种选择炸药的依据。     

围岩变形准则下考虑目标失稳概率的岩石隧道可靠度逆向计算

针对软弱质岩石环境下的隧道围岩变形机制,建立基于围岩变形失稳控制的极限状态方程。为了研究其相应的可靠度逆向问题即在已知目标失稳概率条件下,反求工程参数以确保满足预先规定的可靠度水平,引入逆向可靠度方法并归纳其具体的计算实施流程。采用该方法验证其在岩石隧道可靠度逆向分析过程中待求工程参数的计算精度和效率,分析待求工程参数在不同初值条件下对计算结果的影响。在此基础上,考虑不同水平的目标失稳概率,通过该方法开展基于围岩变形准则的岩石隧道稳定性设计。研究结果表明:逆向可靠度方法对于待求工程参数能以较高效率获得满意的计算结果,且其初值选取不会影响该方法求解的准确性,仅对其收敛速度有一定影响;利用逆向可靠度方法可方便调控待求工程参数值,为岩石隧道工程设计提供参考依据。     

基于耦合映像格子模型的瓦斯涌出系统建模与仿真

借助耦合映像格子模型,选取瓦斯压力的平方作为状态场变量,对瓦斯涌出时空混沌动力系统建立瓦斯涌出耦合映像格子模型,并分别选取空间扩散系数0.1,0.5和0.9对该模型进行了数值模拟,分别得到了从有序到无序3种不同的瓦斯涌出时空行为发展图.从瓦斯涌出的时空行为发展图可以看出:随着空间扩散系数的不断增大,瓦斯涌出变得越来越复杂.因此,可以采取降低空间扩散系数中相关影响因数的方法,使瓦斯涌出规律向有序的方向发展,这样有助于有针对性地采取措施防治瓦斯灾害.     

冲击载荷作用下砂岩的动力学特性及损伤规律

在单次冲击和重复冲击载荷作用下,利用大直径霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对砂岩的动力学特性进行试验研究。从岩石的细观裂纹扩展和能量吸收的角度,分析岩石的破坏过程。基于Weibull分布的统计损伤理论,计算试件的损伤度,并结合应力-应变曲线分析岩石损伤度的演化规律。研究结果表明:砂岩的动态抗压强度和单位体积吸收能均表现较强的应变率效应,分别与应变率呈指数函数关系和线性关系。在重复冲击试验中,随着重复冲击作用次数的增加,试件的弹性模量降低,屈服应变增加,屈服应力呈降低趋势。此外,损伤度随着应变的增加逐渐增大,在应力-应变曲线的峰值强度处,损伤度出现一个明显的拐点,即在微裂纹进入不稳定扩展阶段,岩石损伤度迅速增大。     

爆破振动信号不同频带的能量分布规律

根据爆破振动信号具有明显的持时短、突变快等特点,结合工程爆破地震监测资料,利用小波包分析良好的时频局部化性质,研究了爆破振动信号不同频带的能量分布规律,分析了爆破振动信号的能量在传播过程中随着爆破条件的改变的变化规律.研究结果表明:爆破振动信号的频带能量分布与爆破条件密切相关,其主振频带较宽并可划分为多个子振频带;该方法对综合研究爆破振动危害机理和爆破地震效应,特别是为构建爆破振动速度-频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术.     

动-静组合加载诱发岩爆时岩块弹射速度的计算

以单轴动-静组合加载实验为依据，能量平衡为原理，损伤力学为手段分析动-静组合载荷作用下岩石发生破坏时能量的转换，对岩爆能量组成以及单轴动静组合加载诱发的岩爆岩块弹射速度进行研究。研究结果表明，与只考虑静载荷作用产生的岩爆相比，按动-静组合载荷产生岩爆设计有岩爆倾向的深部地下工程岩体的支护更加符合实际。     

洞室层裂屈曲岩爆的突变模型

建立了洞室层裂屈曲岩爆的突变模型,得出了洞室层裂屈曲岩爆在准静态破坏条件下的演化规律.引入一个函数表征内层岩体对外层岩体的约束作用,使洞室层裂屈曲岩爆模型更接近实际,更能反映层裂屈曲岩爆的演化规律.此外,还建立了动力扰动下洞室层裂屈曲岩爆的非线性动力学模型.研究结果表明: 洞室层裂屈曲岩爆的演化过程复杂;洞室层裂屈曲岩爆与否,不仅取决于岩体的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;动力扰动与粘弹性层状结构岩体的响应存在着非线性关系;该模型对扰动频率非常敏感,扰动频率满足一定条件是动力扰动下洞室发生层裂屈曲岩爆的必要条件;而模型对扰动力幅反应不敏感;在动力扰动下,洞室层裂屈曲岩爆演化过程中,竖向压力起决定性作用.     

中深孔崩矿阶段嗣后充填法采场结构参数优化

为获得合理采场结构参数,实现山东莱州望儿山金矿中深孔阶段崩矿嗣后充填法的安全高效开采,采用弹性薄板理论,分析不同跨度下顶板应力与厚度的关系,确定合理的开采参数范围;结合矿山实际开采条件,通过中心复合试验设计,采用数值模拟计算得到不同结构参数下的力学响应;基于二阶响应面法建立最大拉应力、最大压应力和竖向最大位移的回归模型;将回归模型作为目标函数,采用遗传算法进行多目标优化,获得Pareto最优解集。研究结果表明:根据工程实际需要,矿房跨度为26.0 m、矿柱跨度为28.0 m及顶板厚度为6.7 m为开采最佳结构参数。     

工程结构可靠性分析的高阶矩法研究

提出了工程结构可靠性分析的高阶矩方法。主要是基于数值逼近原理，以切比雪夫正交函数族{Tk(x)}做基，利用功能函数的高阶矩信息，通过计算功能函数概率密度函数的逼近表达式，然后根据工程结构可靠性的一般表达式来计算结构的失效概率，进行可靠性分析。通过经典分布函数的数值检验和结构构件失效概率的计算结果比较，表明了该方法在理论上的正确性和工程中的实用性。