李明
- 作品数：25 被引量：299H指数：11
- 供职机构：中国矿业大学力学与建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学理学交通运输工程更多>>
- 高应变率下煤力学特性试验研究被引量：21
- 2015年
- 利用Φ50 mm分离式霍普金森(Hopkinson)压杆(SHPB)试验系统,对煤进行单轴冲击压缩试验,明确煤的力学特性随应变率的变化规律。试验气压等级设计为0.30,0.35,0.40,0.45,0.50,0.55 MPa,为试样提供相应的6组不同应变率。试验结果表明:高应变率下煤应力-应变曲线大致分为压密阶段、弹性变形阶段、微裂纹演化阶段、裂纹非稳定扩展阶段以及卸载阶段;应变率升高缩短压密阶段,延长弹性变形阶段;随着应变率的升高,煤动态弹性模量与峰值应力近似呈对数形式增加,而峰值应变近似呈对数形式降低;煤试样的破坏程度随应变率的升高而增加,应变率由68.666 s-1增加到79.751 s-1,煤破坏程度对应变率的敏感性最为显著。研究结果可为采矿工程割煤参数的确定提供依据。
- 李明茅献彪曹丽丽茅蓉蓉浦海
- 关键词：高应变率冲击载荷采矿工程
- 考虑微元强度韦伯分布与裂纹长度幂律排布的砂岩强度预测模型被引量：1
- 2023年
- 构建统筹考虑岩石内部宏细微观缺陷影响的强度预测模型对于保障智慧矿山的建设以及井下人员设备的安全都具有重要意义。综合考虑岩石微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布规律,采用数值模拟与理论推导方法分别建立损伤岩石试件的离散元计算模型与强度预测模型,并利用数值计算结果对理论模型的合理性进行验证。结果表明:①通过编程同时实现了PFC2D计算模型中微元强度的韦伯分布与裂纹长度的幂律排布,分析了岩石中的宏、细微观损伤与相应分布参数间的定量对应关系。②数值建立了400个同时考虑宏、细微观损伤的砂岩试件并对其进行了模拟加载,实现了对微元强度、预制裂纹信息及岩石强度间关系的统计分析。根据模拟结果构建了砂岩试件单轴抗压强度四维空间散点,得到了多损伤参量影响下的试件抗压强度流动规律。③联合Mori⁃Tanaka方法及岩石损伤概率分布理论,推导建立了12参数的岩石强度预测模型。该模型能够同时描述细微观微元强度与宏观裂纹信息对岩石强度的影响,并且理论模型计算结果与数值模拟结果高度吻合,相关系数达0.991。
- 石浩石浩石浩张后全李明荣传新宋雷
- 关键词：韦伯分布
- 基于锚杆轴力实测的综采工作面区段煤柱稳定性分析被引量：19
- 2017年
- 为了保障采掘工作的正常接续,实现矿井的高产高效,我国西部矿区综采工作面的区段平巷大多采用双巷掘进方式,巷间区段煤柱先后经历掘进,一次回采及二次回采的扰动影响,矿压显现剧烈。采用锚杆无损检测技术对区段煤柱采动影响区域进行了锚杆轴力实测,进而对区段煤柱锚杆支护体的实时支护状态及其稳定性进行评价,并对区段煤柱超前加固支护设计提出合理建议。研究结果表明,在工作面两端区段平巷里,随测试锚杆距工作面距离增大,锚杆轴力呈先增加至峰值后逐渐减小,直至趋于稳定的总体变化规律;锚杆轴力峰值位置正好对应着区段平巷围岩大量破坏与未破坏的交界区域;通过锚杆轴力变化可以较好地反映工作面前后方的采动影响剧烈范围,为工作面区段平巷超前支护范围及其预防加固措施提供参考依据。
- 张后全石浩李明吴宇陈彦龙张桂民
- 关键词：锚杆轴力无损检测双巷掘进区段煤柱
- 露天矿坑隔水层重构及泥岩-地聚合物损伤渗透特性被引量：5
- 2020年
- 露天矿水资源保护与恢复是煤炭露天开采面临的重大环境问题,是制约露天煤矿大规模发展的重要因素。露天开采形成漏斗效应,对周边地下水资源破坏严重且难以恢复,根本原因是煤层以上隔水层被爆破剥离,隔水层缺失;内排物料结构松散,渗透系数大,达不到隔水、阻水的效果。目前针对恢复与保持露天矿水资源问题,鲜有系统研究及有效措施。因此研究团队提出,以泥岩-地聚合物材料构建露天矿内排土场重构隔水层,将露天矿山及周边工业固体废弃物纳入隔水层原材料选材范畴,在实现构建隔水层的同时,消耗大量工业废渣,形成以露天矿山为中心的工业生态圈。低渗透率是隔水层材料基本特征,其数值应在10^-15 m^2以内。重点考察了材料损伤渗透特性。以地聚物缩聚反应为理论基础,采用泥岩、矿渣、赤泥作为碱激发粉体材料,采用标准砂作为细骨料材料,水玻璃为激发剂,制备得到标准(φ50 mm×100 mm)泥岩-地聚合物试样。定义了一维应力条件下,以单轴加载水平为指标的损伤变量,通过渗透试验分析了不同损伤程度条件下材料渗透特性。结果表明,低损伤(当σ/σc<0.3时)情况下,材料并未出现贯通裂纹,导致渗透介质未能穿过材料,所以未能采集到数据;随损伤的增大(当σ/σc≥0.3时),试样的原始空隙与微裂纹迅速扩展、贯通,应力卸载后贯通裂纹不闭合,导致渗透率的急剧增大,且数量级介于10^-16~10^-15 m^2。通过线性与指数2种形式拟合试验结果,确定了本试验条件下损伤变量指数n=6,损伤变量Dσ与渗透率k呈典型非线性关系。泥岩地聚合物材料,在无损伤至破坏全过程中,其损伤-渗透性能满足构建重构隔水层对渗透率要求。为实现永久隔水目的,应当关注其长期渗透性能,以及在地下水环境中是否释放重金属离子等污染性物质,研究团队将针对以上方面内容继续开展�
- 周伟时旭阳李明陆翔栾博钰
- 关键词：露天煤矿
- 含水层水压对底板断层突水危险性的影响被引量：16
- 2011年
- 随着煤矿开采深度的增加,受奥灰岩溶底板高承压水的威胁日趋严重,矿井突水事故的频率不断增加。建立了弹塑性多孔介质渗流应力耦合模型,并基于多物理场耦合模型软件COMSOL Multiphysics,结合徐州某矿突水实例,分析了含水层水压的变化对含断层底板突水危险性的影响。研究表明:随着含水层水压的增大,岩体介质的有效应力减小,岩体强度降低并容易产生塑性破坏;含水层水压越大,底板的塑性破坏区范围越大,含断层底板的突水危险性越大。研究结果可为承压水上采煤底板断层突水的防治提供参考。
- 李凯茅献彪李明李明张春倪海敏彭岩
- 关键词：底板突水数值模拟
- 骑跨采动压巷道围岩稳定性数值模拟被引量：5
- 2011年
- 针对巷道围岩遇水膨胀软化、岩石流变特性显著及长期受采动支撑压力作用的特点,应用FLAC数值软件分析骑跨采动压巷道在不同垂距及水平距离下巷道围岩的稳定性,并研究巷道围岩应力场、变形场及塑性区的变化特征.研究结果表明:巷道围岩变形表现为以底鼓变形最大,两帮变形次之,顶板变形量相对较小的特点;受支撑压力的影响,巷道围岩的应力、变形及塑性区分布呈现明显的不对称性;随着垂距及水平距离的增加,巷道围岩应力及变形呈现出不同程度的减小趋势.
- 张春张连英李凯李明
- 关键词：跨采动压围岩稳定性
- 埋深及断面形状对巷道围岩破坏规律的影响被引量：1
- 2018年
- 随巷道埋深增大,围岩塑性区逐渐增大,埋深达到900、1 050 m时,巷道整体处于破坏状态;埋深越大,围岩最大主应力的最小值、最大值越大,围岩位移量越大;圆形和椭圆形巷道塑性区扩展范围小,梯形和矩形巷道扩展范围大;梯形巷道变形系数最大,最容易破坏,圆形和椭圆形巷道变形系数最小,破坏程度低。
- 周廷强李明
- 关键词：埋深
- 加载速率对煤系泥岩脆-延性转变影响的试验研究被引量：6
- 2018年
- 加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变,材料破坏过程中存在脆延性转变的临界速率。为了探讨不同加载速率作用下泥岩的脆延性转化特性,以煤系岩层中泥岩为研究对象,采用MTS810电液伺服材料力学试验系统、FEI Quanta TM250扫描电镜,进行了力学试验和扫描电镜试验,分析了加载速率对泥岩屈服应变、峰值应变、延性系数和应力-应变关系的影响。试验结果表明:随着加载速率的升高,泥岩的屈服应变整体上呈现逐渐上升的趋势;加载速率在0.03 mm/s时泥岩的延性系数增加,岩样破坏体现了一定的延性特征;煤系泥岩在0.03 mm/s的加载速率作用下,其宏观断裂为椎裂和剪切滑移破裂的混合破裂,微观断口形貌既有解理台阶,又有沿晶裂纹和穿晶裂纹,同时存在剪切滑移带,破坏方式趋向于延性,脆性降低。研究结果可为岩土工程问题提供重要依据。
- 张连英张树娟茅献彪汤晓英秦昊李兵李明
- 关键词：泥岩加载速率延性系数
- 基于PFC3D-GBM的晶体–单元体尺寸比对花岗岩动态拉伸特性影响分析被引量：12
- 2022年
- 为从矿物颗粒尺度上探究花岗岩的动态拉伸力学行为,提出一种新型的基于颗粒流方法(particle flow code,PFC)的三维等效晶质模型(grain-basedmodel,GBM),并利用FDM-DEM耦合建模技术构建三维分离式霍普金森压杆(splitHopkinsonpressurebar,SHPB)模拟系统。利用该系统对模拟岩样进行动态半圆弯拉(semi-circular bending,SCB)试验,探究试样破裂过程,并讨论晶体-单元体尺寸比对花岗岩动态拉伸力学行为的影响。研究结果表明:动载作用下的试样内部裂纹数目演化过程可分为萌生、缓慢增长、急速增长、趋于稳定4个阶段,且拉伸破坏是引起试样整体破裂的主要力学机制。随着晶体-单元体尺寸比的增加,试样晶内接触数量占总接触数量的比值逐渐上升并趋于稳定,而晶间接触占比则相应减小。试样破坏后产生的晶内裂纹数量占总裂纹数量的比值逐渐增大,导致试样发生宏观断裂时所需的外部荷载值上升,因此其动态抗拉强度上升且逐渐趋于稳定。PFC3D-GBM在研究晶质性岩石动力学方面具有可行性,是从矿物颗粒尺度上进行岩石力学探究的有力工具。
- 张涛蔚立元鞠明和李明苏海健季浩奇
- 关键词：岩石力学
- 巷道围岩层裂板结构稳定性分析被引量：5
- 2011年
- 巷道围岩层裂板结构的屈曲失稳是巷道冲击矿压的一种重要形式。根据层裂板结构形成机理,系统分析了巷道围岩变形及破坏特征,建立了巷道围岩层裂板结构稳定性分析的力学模型,通过裂纹扩展理论、数值模拟和实验模拟的结论展示了巷道围岩层裂板结构的存在性;围绕围岩层裂板结构屈曲失稳特征,应用弹性稳定性理论、弹性体系的动力稳定性理论,研究了层裂板结构的静力稳定性以及动力稳定性;给出了供实际工程情况参考的层裂板结构失稳的临界载荷及其动力不稳定区域。一定程度上揭示了煤矿巷道冲击矿压发生的力学机理。
- 李明李明茅献彪王鹏孙凤娟李凯倪海敏
- 关键词：冲击矿压巷道围岩稳定性
