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岩石材料本质上是一种物理非线性的材料,在深埋条件下,隧道围岩系统的变形还表现出几何非线性,这两种非线性机制的相互作用使得围岩系统的卸荷演化具有高度的复杂性.根据重庆某深埋隧道围岩实际情况,运用FLAC3D三维显式有限差分法分析软件,建立了摩尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型,采用大变彤方法对深埋隧道围岩系统卸荷进行数值仿真,引入混沌动力学理论对数值模拟的分析结果进行整合,提取了围岩系统演化过程中特征点演化时间序列的Lyapunov指数,对其混沌形态进行了研究.实例分析表明:深埋隧道围岩系统卸荷演化呈现典型的混沌性态,且系统演化具有对初始条件的敏感性. 相似文献
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利用四联装等应变直剪仪,对南宁非饱和重塑膨胀土进行一系列室内剪切应力松弛试验,探讨南宁非饱和重塑膨胀土的剪切应力松弛特性,得到诸多有益的结论。试验结果表明,不同初始条件下的剪切应力松弛曲线均属于不完全衰减型,剪切应力逐渐减少并趋于一个稳定值;膨胀土的松弛曲线都可以明显的分成3个阶段：瞬间松弛阶段、衰减松弛阶段、稳定松弛阶段。不同初始条件下不同时刻的剪切应力-应变等时关系曲线都是非线性的曲线,说明南宁膨胀土具有明显的非线性流变特性,是弹、黏、塑性体。膨胀土的含水率越高,或者竖向荷载越小,或者初始应变越大,或者时间越长,则膨胀土的流变特性及其非线性程度就越高。对试验结果的分析,通过改进剪切应力对数与时间对数的线性关系,建立南宁膨胀土在直剪条件下的非线性剪切应力松弛经验方程,能较好地拟合试验结果。非线性经验模型考虑了应变水平对应力松弛的影响,直观地反映出南宁膨胀土的非线性应力松弛特性,更加符合工程实际,可为膨胀土非线性应力松弛问题的计算分析提供理论依据。 相似文献
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砂岩强度MTS试验及阶段特征的混沌动力学研究 总被引：2，自引：1，他引：1
采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统对三种强度的砂岩进行全应力-应变试验研究,得出试验曲线呈明显的分段特征,曲线的离散性发生于应变软化阶段。通过对试验数据序列的混沌动力学分析得出：随着单向抗压强度的增加,砂岩全应力-应变过程的系统状态由强混沌态逐渐演化到低混沌态,进而质变为较有序的定常态;砂岩峰后应力-应变阶段曲线的线性性质增强,裂隙系统状态由强混沌态向强有序的定常态演化;砂岩峰前阶段的裂隙系统基本呈现弱混沌状态。该试验方法可靠,对砂岩强度阶段特征的混沌分析具有一定的理论意义。 相似文献
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提出砂岩全应力.应变曲线的二分法原则,应用混沌动力学Lyapunov评价准则定性研究得到了曲线新的分段特征:试验曲线的所有峰前段均处于混沌状态,证明岩石节理裂隙这一复杂系统的非线性状态演化是客观存在、线性是近似的;节理裂隙系统有85%演化到峰后段时呈有序定常态,表明节理裂隙贯通后的岩石已呈现宏观破坏,线性特征明显:围压作用将延长节理裂隙的贯通过程,使之在峰后呈抵抗性破坏特征;峰后应变长度占总应变长度的2/3及以上时,该阶段节理裂隙系统的状态将主导其演化全过程的状态特征. 相似文献
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《岩土力学》2017,(4):1089-1096
在很多地下工程实践中,岩体既不是纯蠕变,也不是纯应力松弛,而是随着时间的增加,应力和应变同时发生变化,表现出时间依存性,导致岩体最终破坏,这种现象用一般的蠕变和应力松弛很难解释清楚。全面系统地阐述了广义应力松弛特性及其工程物理意义,借用非线性Maxwell模型,求解了广义应力松弛条件下可变模量本构方程解析解,特别提出了通过交替荷载速率试验和加、卸载试验,精确求解峰前区域荷载速率依从性系数n_1的新方法。进行了70%和90%应力水平下广义应力松弛试验,并讨论和分析了不同应力水平、不同方向系数下广义应力松弛试验的时间依存性,最后用基于非线性Maxwell模型的可变模量本构方程对70%和90%应力水平下的广义应力松弛试验进行了数值模拟,结果表明,计算和试验结果一致性较好,很好地解释了河津凝灰岩广义应力松弛特性。 相似文献
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矿井涌水量混沌特征与预测 总被引：2，自引：0，他引：2
由于受到水文地质、矿井开采等因素的影响, 矿井地下水系统的演化不仅具有确定性也具有随机性, 采用单一的确定性方法或随机性方法都难以揭示矿井地下水系统演化的两面性.混沌理论将确定性分析方法和随机性分析方法两者实现了统一.矿井涌水量时间序列是地下水系统中各要素相互作用的结果, 它包含着该动力系统的信息.基于刘桥二矿水文地质背景分析, 采用混沌时间序列分析方法对该矿的矿井涌水量时间序列进行建模、分析, 得出了其Lyapunov指数为0.1427, 表明刘桥二矿涌水量具有混沌特征.利用建立的模型, 选择2004年4月至2005年2月间的矿井涌水量时间序列进行验证, 结果表明, 利用混沌时间序列分析方法预测矿井涌水量是可行的且具有较高的精度. 相似文献
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为深入认识高温冻土的松弛规律,查明预应变对松弛过程的影响,开展了一系列室内高温冻土松弛试验。研究发现,预应变过程明显影响了高温冻土的松弛过程,表现为预应变量增大,瞬时松弛量相应提高,松弛稳定历时延长;对于恒应变速率加载而言,恒应变速率增大延长了松弛稳定历时,并提高了高温冻土的松弛速率;对于恒应力率加载过程而言,恒应力率增大,松弛稳定历时延长,松弛速率也随之提高。偏应力与时间对数的关系具有明显的非线性特征,不能简单描述为单一直线,采用双曲线型关系描述其关系时效果很好,根据双曲线型获得了一种经验型的流变关系,并对该流变关系的可靠性进行了验证。 相似文献
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基于实测的煤层底板的倾角、断层强度、断裂信息维等描述矿井地质构造的指标数据,依据地质构造具有自相似的特性,模拟了矿井地质构造演化的时间序列,并通过重建相空间的方法,计算了时间序列的关联维。实例分析表明:矿井地质构造系统的状态吸引子为混沌吸引子,其演化具有混沌特征;揭示了描述矿井构造系统相空间所需的状态参量维数的大致范围;倾角累计值指标包含了褶皱和断层的多重信息,更能反映系统的混沌特性,其反映的维数更接近于描述混沌系统相空间所需的维数真实值。该方法对矿井构造定量预测和矿井地质保障系统研究具有重要的实践意义。 相似文献
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深部强冲击地压易发矿区厚煤层开采解放层卸压效果数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究深部强冲击厚煤层开采上、下解放层的卸压效果。采用数值模拟方法,分析不开采解放层,开采下解放层,开采上、下解放层条件下,被解放层的应力变化情况及应力变化规律,计算开采下解放层后的合理卸压角,确定解放层平巷位置。模拟结果表明开采上、下解放层后,应力明显减小,但仍存在高应力区,易发生冲击地压,必要条件下应采用其它辅助卸压方式。证明了煤壁前方应力增加区域一般在煤壁前方8～25m。该研究为工作面开采设计提供理论指导,对防治冲击地压具有一定的现实意义。 相似文献
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断块构造区域内煤层及其周围岩层在构造应力作用下的形变具有很好的协调性和密切的相关性。利用煤层构造破碎率，能预测底板隔水层的构造破坏程度。经过几年的现场试验研究，证明该方法简便，结果直观。 相似文献
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煤层成因是煤地质学的核心。煤层是一种沉积地层,它遵循沉积学、地层学、岩石学以及矿床学的基本规律,也有其特殊性,其成因并不同于煤的成因。传统煤地质学的核心观点是煤层由泥炭沼泽演化而成,其本质就是成煤物质的垂向加积。通过对煤层垂向和侧向加积的分析对比以及大面积稳定展布的厚煤层低自然伽马多峰现象、层理与条带结构等沉积特征的研究,认为成煤物质是机械沉积的,煤层像大多数沉积岩层一样是侧向加积形成的。对于厚煤层而言,多期侧向加积产生了次生垂向加积,其形成过程不是一个简单的、连续的、线性的垂向累加过程,而是一个复杂的、不连续的、非线性的侧向叠合过程,成煤物质是不连续的、多期多源的,厚煤层中普遍存在的夹矸便是其不连续的证据,同时厚煤层是穿时的。煤层侧向加积与较深水或海相沉积共生,是一个有机连续的整体,符合瓦尔特相律和古生态学原理,符合煤层厚度、形态多变及下伏地层沉积体系多种多样,也符合成煤物质超巨量工业富集、含煤地层灰色灰黑色、煤矿床质量优良的事实。 相似文献
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井田构造复杂程度和煤层稳定程度是影响勘探基本工程线距选择的主要因素。依据构造和煤层的等性块段划分和赋值原则,以及井田构造复杂程度与煤层稳定程度的确定原则,综合考虑了断层、褶皱分布特征和煤层厚度、可采范围、零点等因素,将宁夏灵武煤田碎石井矿区羊场湾井田划分为若干等性块段,并分别赋值。结果显示,该井田各主要煤层的构造指数平均为0.29,各主要可采煤层指数平均为0.7,进而确定该井田构造简单、煤层稳定。 相似文献
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煤层流变及其与煤矿瓦斯突出的关系—以淮北海孜煤矿为例 总被引：16，自引：0，他引：16
复杂地质条件下煤层受层间滑动作用容易发生流变。本文以淮北海孜煤矿为例，详细分析了煤层流变所引起的煤层形变宏观、微观及构造煤特征，总结了煤层流变构造发育的规律。煤层流变引起煤层形态、煤厚及煤体结构的变化，并形成各种构造煤。利用煤镜质组光率体各向异性进行了应力、有限应变分析，探讨了煤层流变机制是以剪切为主，伴有挤压的后期构造作用。海孜煤矿构造活动具有多期性，但煤层受力的主要方向始终为NW－SE向，这与煤层发生流变形成总体NE－SW向增厚变薄带的展布方向是一致的。已采区的煤层流变有：韧性流变、脆性流变及韧脆性流变。煤层流变引起的厚度变化和煤体结构的破坏是造成煤矿瓦斯突出的主要因素。 相似文献
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为研究深部近距离煤层群下向卸压开采高应力演化的特征,根据潘二煤矿深部近距离煤层群8煤和6煤地质与开采技术条件,设计了下向卸压开采的二维相似材料模拟试验模型,对8煤和6煤开采引起的采动应力进行监测。系统分析了8煤下向开采与6煤开采后的采场围岩采动应力、岩层运移及不规则煤柱对采动应力演化的影响,获得了近距离煤层群8煤下向卸压开采的顶底板采动高应力演化特征及6煤回采期间覆岩运移、采动应力裂隙演化和来压特征,得出了下向卸压开采不规则煤柱对采动应力、裂隙分布的影响规律。研究不仅为以采动高应力演化为主导作用的煤岩动力灾害防治提供了理论基础,也为卸压开采采场参数设计与优化提供了技术支撑。 相似文献
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西湖凹陷是我国东海盆地的一个次级凹陷,在凹陷断陷期的末期阶段发育的平湖组是一套含煤岩系,同时也是西湖凹陷的主力烃源岩。在对西湖凹陷地震、钻测井及岩心资料综合分析的基础上,在平湖组中识别出3个长期基准面旋回,其中发育了10个中期基准面旋回。平湖组发育煤层的主要沉积环境有潮汐影响的三角洲平原、潮汐影响的三角洲前缘的分流间湾和潮上带及辫状河三角洲前缘分流间湾。平湖组发育的3个层序是煤层发育的主要部位,其中长期基准面旋回LSC2是煤层最发育的层段。可容纳空间的大小控制着煤层在西湖凹陷平湖组短期基准面旋回中的发育位置:在高的可容纳空间背景下,煤层主要发育于短期基准面下降半旋回的中上部;在低的可容纳空间背景下,煤层主要发育于短期基准面旋回的最大可容纳空间处。 相似文献
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辽西黑山—彰武地区分布有一系列早白垩世断陷成因的陆相盆地,其中以八道壕煤盆地含煤性最好。本次工作在八道壕煤矿深部勘探区,采用二维地震、钻探、测井等对八道壕组进行了层序地层和成煤环境分析。八道壕组可分为三个三级层序,下部第1层序（Sq1）为冲积扇注入湖盆形成的水下扇—扇三角洲沉积体系,湖侵域和高位域各含一个煤组,湖侵域退积的水下扇边缘和高位域扇三角洲前缘都有厚煤层发育。早期冲积扇自盆地西南注入湖盆,煤层发育在断陷较深的中北部,自西侧盆缘断裂附近向东超覆。Sq1湖侵域的煤层比高位域的煤层分布面积要大。盆地南部冲积扇主体部位粗碎屑岩增多,上、下煤组的煤层均向南变薄尖灭。由于物源区构造抬升冲积扇向湖盆的进积作用加剧,八道壕组中上部第2、3层序粗碎屑沉积物增多,湖盆水域面积缩小,煤层不再发育。 相似文献
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Gas outburst disasters and the mining technology of key protective seam in coal seam group in the Huainan coalfield 总被引：2，自引：1，他引：1
Coal and gas outburst disasters in coal seams are becoming more serious as coal mines extend deeper underground in China. To aid gas control in high-gas outburst coal seam group, this study performed research based on the geological conditions of the Xinzhuangzi coal mine in the Huainan coalfield. The laws of gas occurrence, the strength of the coal outburst, and the regional partition were studied. Simultaneously, we introduced the key protective seam mining technology and confirmed the mining sequence of coal seam groups. The results indicate that (1) each seam absorbs gas well, and the currently measured gas content is up to 15.0 m3/t. (2) Although some differences about coal seams outburst intensity remain, the differences in the same group are very small. (3) The coal seam B10 was chosen as the key protective seam and was mined first; then adjacent seams were mined from bottom to top by layer within the roof of B10 and from top-to-bottom within the floor of B10 to guarantee each adjacent coal seam received the good effects of pressure-relief and increasing permeability. (4) The main methods of gas extraction in each protected seam are surface boreholes and net-like penetrating boreholes in the floor roadway, and related technical parameters were determined according to the degree of pressure-relief in coal seam. This in situ experiment indicates a method aiding the gas control problem and guaranteeing safe and highly efficient exploitation of high-gas outburst seams. 相似文献