硬岩矿柱纵向劈裂失稳突变理论分析

应用断裂力学理论讨论硬岩矿柱初始裂纹在上覆岩层作用下贯通形成层状结构的机理, 指出裂纹间相互作用引起裂纹的失稳扩展, 从而相互连接形成层状结构. 在此基础上, 应用能量原理及突变理论推导矿柱失稳的临界载荷及临界应力, 提出矿柱发生失稳的屈曲模型. 研究结果表明： 矿柱发生失稳与分裂岩层的屈曲破坏有关;而岩层的屈曲除与岩石的材料参数有关外, 还与分裂后的厚度即裂纹的分布有关;算例计算值与实际经验值相一致, 可为合理安排开采顺序、布置采场等提供依据.     

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.     

基于弹性滑体的边坡失稳尖点突变模型研究

针对含软弱夹层边坡,其滑面介质的应变软化和水致弱化将对边坡稳定带来不利影响.本文通过分析边坡滑体变形及能量积聚对边坡稳定的影响,并根据土剪切变形发生的机理,提出了不同滑面介质位移与滑体高度的函数关系,推导了含软弱夹层边坡的修正力学模型和尖点突变模型.在构建边坡的尖点突变模型时,通过改变势函数积分的上下限把滑体对边坡稳定的影响考虑在内,推导了滑面在不同应变状态下与边坡失稳点对应滑体高度的关系式,分析了边坡出现滑体发生整体平面滑动失稳和滑体溃屈或弯折破坏失稳两种表现形式.通过突变分析发现,考虑滑体作用的边坡系统突发失稳必要条件为k≤2-3/m,对比简化滑体为刚体的突变分析大大缩小了判定边坡突变失稳的条件范围.本文模型是考虑滑体自身变形和能量积聚的初步尝试,为进一步研究边坡稳定奠定了基础.     

基于突变理论的拱坝整体安全度分析

将尖点突变理论引入拱坝地基系统整体安全度分析中,建立拱坝地基系统的尖点突变模型失稳判据。将系统稳定状态归结为一个可定量计算的判别式,实现拱坝整体安全度的量化分析。结合某碾压混凝土拱坝数值仿真分析模型,通过三维非线性有限元计算坝体位移场,基于典型点位移尖点突变模型失稳判据得到该拱坝的整体安全度为3.5,且评判结果与塑性屈服区贯通准则相一致。     

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。     

强降雨条件下浅层滑坡失稳的尖点突变机理

采用统计学的分析方法定量分析和归纳总结了浅层堆积物滑坡演化过程中坡体位移和降雨量之间的幂函数分布关系;结合向家坡滑坡工程实例,考虑浅层滑坡坡体位移与降雨量关系以及降雨对滑坡滑面介质的应变软化和水致弱化影响,采用非线性科学的有关理论,建立了强降雨条件下向家坡浅层滑坡失稳的尖点突变模型,并利用该模型分析了向家坡滑坡强降雨条件下浅层滑坡失稳的破坏机理.     

岩柱失稳的非线性突变模型及其混沌演化特征

首先从静力学角度出发,利用非线性突变理论的方法,以岩石材料弱化的本构关系为基础,建立了方形岩柱失稳的尖点突变模型,并给出了岩柱失稳的静力学判据:即只有当上履岩体的刚度小于岩柱弱化段拐点的刚度时,岩柱将发生静力失稳;其次利用静力突变的结果,从远离平衡的角度出发利用突变方程的结果导出了岩柱在非平衡态运动的非线性微分方程,研究了线刚度变化情况下岩柱运动的混沌特征。结果表明:当线刚度处于一定范围内时,系统的运动将会是混沌的,并利用最大李雅普诺夫指数及庞加莱截面进行了验证。     

突变理论及其在采矿工程中的应用

突变理论是一种能够处理非线形、不连续且无需考虑内部机理的全新思想方法,特别适用于系统复杂、初始条件不确定的采矿工程.较为详细的阐述了突变理论的基本原理、初等突变模型;推导了尖点突变模型相关公式,及其在煤矿底板突水预测和深部巷道围岩失稳突变分析的应用.     

层状岩质边坡失稳的尖点突变模型

根据含软弱夹层层状岩质边坡失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,考虑内外环境因素对边坡稳定性的影响,建立了完善的边坡失稳尖点突变模型,分析得到了边坡系统发生突变的必要条件。边坡在与外界进行物质和能量的交换过程中,其内外环境的变化导致突变模型中控制变量改变,边坡可能不会滑坡,也可能发生快速和慢速蠕滑,从而形成复杂的演化特征。研究结果加深了对滑坡成因的认识,揭示了应用突变理论研究边坡失稳现象是可行性。     

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。     

对称不稳定理论的天气分析与预报应用研究进展

锋面降水、暴雨、暴雪、台风、飑线和爆发性气旋等灾害性天气的预报预警和倾斜对流发生发展机理的研究密切相关．在此研究领域,近年来国际问逐步发展起来的对称不稳定理论正在引起国内外气象学者的广泛关注．本文在介绍了对称不稳定理论的概念、天气学特征及计算分析方法的基础上,综述了国内外关于对称不稳定理论的研究和应用进展情况,提出了引起带状云和降水的倾斜对流发生发展机理和对称不稳定理论相关联的研究进展和存在问题．     

条带采煤法的计算机模拟分析

借助ADINA程序对“采18留18”和“采6留6”两种条采方案的模拟计算.获得了两种方案条带煤柱和开采条带覆岩的应力分布规律、弹塑性状态,并分析、评述了其破坏特点.     

基于尖点突变理论的大采高综放煤壁片帮机理研究

基于大采高综放工作面煤壁上方顶煤破坏特征和运移趋势,将煤壁简化为下部刚性固支、上端自由受压的等直细长压杆,通过压杆模型尖点突变标准势能函数的理论推演,得出大采高综放工作面煤壁片帮力学条件判据,明晰煤壁片帮控制关键技术措施。     

孤岛煤柱综放开采冲击危险性研究

我国煤矿各种"孤岛"采场中,有大量的全部区段回采结束后留下的采区煤柱类"孤岛"采场,由于采场中分布有大量的废旧巷道,导致开采难度增加,而二面或三面,甚至四面采空使得矿压显现十分突出,冲击矿压的危害显著增加,煤柱中的旧巷及断层使得"孤岛"采场开采面临的问题和安全隐患都更加突出。针对杨村煤矿315工作面面临三面采空、旧巷密布及断层横穿等诸多不利因素,从地质条件、采矿影响两个方面来分析315面开采的冲击危险性。     

急倾斜煤层护巷煤柱开采

为有效回收急倾斜煤层开采时为保护巷道留设的煤柱,提高煤炭回收率和矿井经济效益,对长沟峪煤矿-140 m水平东一石门保护煤柱的开采进行理论研究和数值分析,实践成功地采出煤炭40余万吨,取得了较好的经济效益,为相似条件下保护煤柱的开采提供了理论依据,并具有借鉴作用。     

浅埋厚煤层分层开采合理隔离煤柱尺寸模拟研究

应用相似材料模拟,配合数值计算分析,通过对活鸡兔煤矿厚煤层分层开采区段隔离煤柱的稳定性研究,确定了合理的煤柱尺寸.研究表明,采用相似材料模拟与数值计算相结合的方法,仍是进行复杂矿山工程定性和定量研究的有效手段.     

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.