国家自然科学基金(41172264)
- 作品数：12 被引量：84H指数：5
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- 相关机构：北京科技大学北京市市政工程设计研究总院有限公司山东科技大学更多>>
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- 相关领域：矿业工程建筑科学理学环境科学与工程更多>>
- 颗粒体双轴加载双向流动力链演化光弹试验研究被引量：15
- 2016年
- 颗粒集合体在外力作用下,颗粒间产生复杂的接触力链效应。为了揭示和描述颗粒集合体力链形成、发展过程以及力链分布形态,基于光弹材料受力产生光学条纹图像的原理,研发出能够使颗粒实现双轴加载和双向流动的颗粒光弹试验装置。通过不同工况条件下的颗粒流动光弹试验,初步反映出颗粒集合体流动产生力链的发育过程和分布形态,即经过颗粒集合体的流动其流动口上部会形成一个拱结构,其可以对上部颗粒体进行支撑以保持上部结构的稳定。为研究不同背景条件下颗粒流力链结构和颗粒集合体细观力学行为,特别是颗粒双向可流动性设计为实际工程应用提供了基础试验方法。
- 王金安梁超庞伟东
- 开采扰动河床防渗治理方法被引量：5
- 2013年
- 以甘肃某煤矿在金沙河下开采为背景,针对扰动河床防渗问题,采用地表移动监测和离散元数值模拟,揭示了开采扰动河床地表移动规律和地层破坏特征及渗流路径;研究出能够协调和缓冲开采扰动河床变形的柔性"四元结构"防渗治理方案,自下而上依次为:加固层起提高河床强度、减轻因地下采动对河床的影响、增强河床整体性的作用;防渗垫层预防河床错动和砾石对防渗层的折损,同时可吸收部分河床局部变形;防渗层是河床主要防渗结构,由柔性和延展性俱佳的高强防渗土工膜制成;防渗保护层具有固定和保护防渗层的功能。同时,提出了扰动河道防渗治理的平、纵断面设计原则,建立了扰动河床综合动态防渗体系。
- 王金安焦申华唐君王更雨袁崇亮祁建中
- 关键词：河床防渗四元结构
- 承压水体上开采底板岩层破断及渗流特征被引量：21
- 2012年
- 以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底板岩层的应力状态及渗流特征进行模拟分析.结果表明:底板岩层"四带"中的渗透性均与水平应力密切相关,其中:直接底板受工作面矿压影响严重,岩层中的水平应力杂乱无章,破坏带厚度约13m;奥灰含水层顶部岩层为低围压区,容易形成奥灰水楔劈裂导升机理,导升带厚度为17m左右;底板中部层位受采动矿压及底板承压水直接影响相对较小,此带中水平应力自上而下呈递增状态,有效隔水层带厚度38m,是底板的关键阻水层.
- 王金安魏现昊陈绍杰
- 关键词：承压水离散元流固耦合
- 高陡复杂露天矿边坡地应力场分区非线性反演分析被引量：16
- 2013年
- 地应力是边坡稳定性分析的重要因素。在杏山铁矿露天高陡边坡实测地应力数据的基础上,采用多元线性回归方法,在充分考虑岩体自重与构造应力影响的情况下,对5类11种边界条件工况进行了有限差分FLAC3D的模拟加载,反演得出研究区域内的地应力场。鉴于该方法只能对地应力场进行线性和全区反演,这对内部结构极其复杂、矿区内各个区域岩性和地形差异较大的金属矿山矿体显然是不够准确的。为了克服以上缺陷,采用了非线性的神经网络反演方法,并根据岩体的岩性分布和地形起伏将整个矿区划分为5个分区,通过引入侧压力系数k0实现分区域反演,从而得到整个矿区的地应力场。研究表明,在复杂地质条件下,神经网络方法反演出的初始地应力分布更加合理。
- 王金安黄琨张然
- 关键词：露天边坡地应力场非线性反演分析
- 断裂岩石细观破坏机理及三维接触损伤
- 2018年
- 以断裂岩体长期稳定性为研究背景,开展岩体断面细观接触演化和长期力学行为的研究,借助CT检测方法,研究断裂岩体双翼表面细观接触状态、接触损伤演化等影响岩体长期力学行为的特征以及断裂岩石蠕变过程中粗糙表面凹凸体磨损及亚表面微裂纹、微孔洞发展等表面接触损伤演化规律。CT图片得出剪切蠕变破碎岩石的多种失稳模式,这几种破坏模式共同存在于岩石断裂面的剪切蠕变过程中,并在断裂面不同位置交替出现。通过三维重构初步了解断裂岩石损伤过程中新生断面的形成过程:断裂面在剪切蠕变过程中微凸体附近易产生损伤形成空洞或初始裂隙,随后大量空洞和裂隙发展形成裂纹网络,裂纹网络贯通形成新断裂面。
- 王煜曦王金安牛升晟
- 关键词：剪切蠕变CT
- 断裂岩石蠕剪中的细观接触损伤试验研究被引量：4
- 2013年
- 为深刻理解构成断裂岩体长期抗剪强度的细观机制,对岩石断裂面的细观接触和损伤演化进行了试验研究。采用压剪方式和巴西劈裂方式制作出两类断裂岩石,在恒定法向力作用下对破坏岩石试件进行分级施加剪切力的蠕变试验。在加载前、中、后对断裂岩石分别进行CT和激光扫描,观察到不同蠕变阶段断裂岩石的细观接触和损伤状态,获得不同性质的断裂岩石抗剪强度特征。试验研究表明:构成断裂岩石长期抗剪强度的机制主要有两个:一是细观凹凸啮合体的抗剪断能力;二是表观凹凸接触体的抗摩擦能力。拉破裂岩石表面局部粗糙度相对较大,抗剪强度以第1种破坏机制为主,剪切破坏岩石表面宏观起伏度较大,抗剪强度是以第2种破坏机制为主。在蠕变剪切过程中,两种机制交织在一起,并随时间或剪位移的增加而相互转换。
- 王金安李飞曹秋菊鞠杨毛灵涛
- 关键词：CT扫描抗剪强度
- 上海庙矿区砂质泥岩水岩作用特性被引量：3
- 2013年
- 内蒙古上海庙矿区煤系地层极为松软,为解决矿井支护问题,对鹰骏一矿代表性岩样进行X衍射试验。从微观角度探究矿物成分,分析其地质性质,经观察在黏土矿物中以蒙脱石,高岭石为主,这些主要成分具有易亲水性,是影响岩石水理性质的重要因素。为了研究矿物水岩作用特性,进行了软化、崩解试验,分析岩石遇水后强度变化特点,了解质量与崩解次数的曲线特征关系。研究结果对于矿井建设及软岩巷道支护设计具有参考价值。
- 王金安高治国徐辉刘腾
- 关键词：黏土矿物水岩作用巷道支护
- 承压水体上邻近断层开采底板岩层破裂与导水特征被引量：3
- 2014年
- 大部分煤矿都不程度的受到承压水的影响,承压水的突出绝大多数与断层有直接的关系。以山西某矿承压水体上煤层开采为背景,分析了断层带突水的影响因素及突水机理;通过对矿区水文地质的综合评价,对矿区潜在威胁的断层建立离散元数值模型,进行流固耦合数值分析,以探究邻近构造带底板岩层的应力分布特点及破裂和渗流特征。通过计算表明,随着工作面逐步开采邻近断层,底板破裂深度增大,沿断层面两侧岩体发生滑移错动并伴随渗流发生。
- 李飞王金安魏现昊
- 关键词：承压水断层保护煤柱
- 断裂岩石粗糙性与岩体抗剪强度和机理的实验研究被引量：4
- 2012年
- 为了分析岩体的长期力学行为,揭示断裂岩体失稳破坏的机理,对岩石断裂面的粗糙性进行了实验研究。将边长为50mm的砂岩试件,分别通过纯剪破坏方式和巴西劈裂拉破坏方式,制作出2类存在粗糙面的断裂岩石,每类选取3个试件进行剪切蠕变实验。对加载过程中的断裂岩石进行激光扫描,计算岩石断裂面的粗糙度和起伏度。实验研究表明:剪切蠕变过程中,断裂表面有粗糙化或光滑化的趋势。构成断裂岩石长期抗剪强度的机制主要有两个:一是细观凹凸体的抗剪断能力,另一个是宏观凹凸体的抗摩擦能力。无论哪种破坏方式,在加载过程中,这两种机理都是交织在一起共同作用于受载岩体上,并随时间或剪位移的增加而相互转换的,而且所发挥作用的主次也有所不同。
- 曹秋菊王金安
- 关键词：起伏度粗糙度抗剪强度
- 西部极松软围岩条件下大断面巷道合理间距研究被引量：1
- 2016年
- 为了研究松软围岩条件下大断面巷道的合理间距,采用弹塑性力学分析和数值模拟方法,对巷道掘进后不同间距下的位移场、应力场、破坏场进行综合分析。研究表明:随着巷道间距变大,两帮和顶底板位移减小,并且变化速度也减小,两巷道之间的相互影响变小。巷道周围应力分布逐渐规则,位移矢量场变小,而变化速度明显减小;两条巷道塑性区交汇程度变少,且间距40 m往后,巷道互相干扰程度逐渐减小。
- 周勇王金安
- 关键词：松软围岩大断面巷道
