深圳大学深地科学与绿色能源研究院
- 作品数：71 被引量：1,871H指数：20
- 相关机构：四川大学水利水电学院四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金中国工程院咨询项目更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学天文地球环境科学与工程更多>>
- 深部煤矿保压取心保压控制器密封性能分析与结构优化
- 2023年
- 保压控制器作为深部煤炭原位保压取心器的核心部件,其密封设计对保压取心效果有着决定性作用。为了获取最优的密封结构方案,本文建立了保压控制器密封结构二维轴对称非线性接触模型,通过正交试验分析不同凹槽设计、锥角选型及摩擦因数对密封性能的影响,并研究不同闭合阶段、介质压力下密封圈各应力变化情况。结果表明:1.9 mm凹槽深度的30°锥角保压控制器密封效果最优;摩擦因数对密封性能的影响较小,应根据实际情况选择尽可能小的摩擦因数;室内打压试验结果表明保压控制器在较小预紧力作用下即可形成密封,且其密封性能随密封压力的升高仍维持稳定,该自适应密封特性保证了其密封能力与工作稳定性。研究成果提高了深部煤矿保压保瓦斯取心器的密封可靠性,对实现深部煤矿瓦斯精准测定具有重要工程意义。
- 王天宇李佳南张益玮李炬谢和平
- 关键词：结构优化
- 基于“深地-地表”联动的深地科学与地灾防控技术体系初探被引量：12
- 2021年
- 地球是已知的唯一适合人类生存的行星,揭示地球深部奥秘对于人类生存与发展具有重大意义。随着人类社会的快速发展,地震地质灾害频繁发生,深地工程动力灾害事故更加凸显,且机理不清,难以预测和有效防控,其根本原因在于,人类无法准确认知地球科学基础规律及地球深部过程与浅表层过程的耦合关系;现有地球深部基础科学研究已滞后于人类深部工程实践活动,传统地质灾害信息的浅表监测存在较大局限。在此基础上,开展深地科学探索与地质灾害防控联动技术研究对解决资源保障、生命演化与可持续发展等重大科学问题具有重要意义。“深地-地表”联动战略体系以深入理解深地科学与地质灾害内在联系,进行深地科学与地质灾害领域的超前战略谋划为核心目标,通过基于典型深部工程的“深地-地表”联动科学研究平台,充分关联中国广布的地表灾害信息监测群和纵深的深地科学实验室、矿区及深地工程示范基地,借助区块链大数据技术,建设“深地-地表”智慧中心,统筹不同区域、不同类型、不同深度研究平台;最终,在此基础之上,以“深地-地表”联动为核心,建设“深地-地表”地灾防控联动探测大科学系统,全面构建深地科学规律及重大地质灾害孕灾机制战略研究体系,服务全国乃至全球的深地科学前沿探索、深地工程的安全与长期稳定性、重大地质灾害预警与防控,助力中国领跑世界深地科学和地质灾害的相关领域研究。
- 谢和平张茹张茹邓建辉高明忠何治良张泽天任利
- 非煤系地层隧道瓦斯突出风险属性识别体系
- 2023年
- 非煤系地层瓦斯产生源相对难以确定,瓦斯释放具有随机性、不均匀性的特点,使瓦斯突出的防治更加困难。基于属性识别理论建立了非煤系地层隧道瓦斯突出的风险评价体系。根据典型性和可操作性原则,选取8个因素作为非煤地层瓦斯突出的风险评价指标,构造属性测度函数计算评价指标的属性测度,采用模糊层次分析法确定评价指标的权重,再根据计算得到的多指标综合属性测度,应用置信度准则对隧道的瓦斯突出风险进行识别。运用所提出的属性评估系统对某隧道施工前的瓦斯突出风险进行了评价,评价结果与实际情况的一致性验证了所建立的风险评价体系的适用性。该评价体系对非煤层隧道瓦斯突出的风险评估及灾害防治具有重要意义。
- 周泽林张凯张恒张凯张恒
- 关键词：隧道瓦斯突出
- 动荷载作用下不同应力波透射性结构面围岩层裂特性
- 2024年
- 煤矿巷道的力学性质由围岩结构决定,结构面位置、抗拉强度等特征显著影响应力波在围岩中的传播规律。以青砂岩为研究对象,通过室内试验分析了含低应力波透射性结构面围岩破坏特征,借助ABAQUS/Explicit建立含高应力波透射性结构面围岩数值模型,并结合室内试验结果验证模型合理性,同时对不同高透射性结构面抗拉强度、位置、入射波幅值等条件下整体巷道围岩破坏特征进行研究。研究结果表明:随着结构面抗拉强度的增加,低应力波透射性结构面围岩层裂体长度逐渐缩短,高应力波透射性结构面的层裂体长度则与结构面抗拉强度无关。高应力波透射性结构面围岩在应力波作用下围岩先于结构面破坏,低应力波透射性结构面围岩中结构面先于围岩破坏。巷道围岩中高应力波透射性结构面距自由端较远时不影响围岩层裂位置,距自由端较近时仅结构面破坏。随着应力波幅值的增加,高应力波透射性结构面围岩破坏模式依次为:整体未破坏、围岩完整–结构面拉伸破坏、围岩层裂破坏–结构面拉伸破坏。研究结果可为巷道的稳定性评价提供参考。
- 朱建波毕硕孙家鑫暴伟越廖志毅王钥
- 关键词：围岩结构面层裂
- 沙坪一级水电站下游河道治理工程施工组织设计被引量：5
- 2022年
- 施工组织设计是水电工程设计工作中的重要一环,在保证工程顺利实施、控制工程造价等方面发挥了重要作用。结合前人在水电工程施工组织设计上的经验,对沙坪一级水电站下游河道治理工程进行了详细的施工组织设计,针对性地提出了枯水期施工进度控制及关键节点工期保证的对策,并对开挖船舶进行了选型设计,给出了水流控制建筑物、土石方工程、混凝土工程等主要工程的施工方案,并详细介绍了施工总进度计划和施工布置。该组织设计保证了工程施工工期,相关经验可供类似工程借鉴。
- 周雪敏高明忠
- 关键词：河道治理施工组织设计
- 岩石张拉裂缝与充填胶结裂隙的相互作用
- 2023年
- 工程开挖扰动、卸荷和水力破岩产生的工程裂缝与先存裂隙的相互作用在岩石工程中十分普遍,建立适用于工程裂缝遇先存裂隙的扩展准则是解释工程裂缝扩展机制和研究岩体弱面剪切滑移的关键。采用两种不同强度的混凝土充填材料模拟强、弱胶结的先存裂隙,在只考虑准静态张拉应力作用下,依据半圆三点弯法测定了充填胶结型岩石的Ⅰ型静态断裂韧度;通过分析工程裂缝扩展轨迹,获得了临界启裂角与应力逼近角的关系;进一步探讨了工程裂缝与先存裂隙的相互作用扩展模式与判别准则。结果表明:张拉应力作用下工程裂缝与先存裂隙的相互作用受应力逼近角、启裂逼近距离和充填物胶结强度的共同影响;充填胶结砂岩的静态断裂韧度随应力逼近角增大先增大后减小;启裂逼近距离较大时,断裂韧度随应力逼近角变化不大,而启裂逼近距离较小时,断裂韧度随应力逼近角增大呈现先增大后减小的规律;应力逼近角影响充填胶结岩石的断裂韧度,但影响程度不如启裂逼近距离和充填物胶结强度,且存在一个极限影响距离。即使在张拉应力作用下,岩石材料的裂隙前端同样存在剪切局部化,因此,工程裂缝是否穿过先存裂隙取决于应力逼近角、启裂逼近距离和充填物胶结强度共同作用下裂隙面的抗剪强度和先存裂隙面的摩擦学特性。
- 尚德磊陈进帆褚鹏
- 关键词：岩石断裂断裂韧度
- 我国矿业学科“十四五”发展战略研究被引量：18
- 2021年
- 在广泛调研和系统分析基础上,根据矿业学科发展的自身特点和未来五年我国经济社会发展的需求,提出了"十四五"期间矿业学科发展目标,梳理出14项应加强的优势方向、17项需培育的发展方向、10项应促进的前沿方向和5项可鼓励的交叉研究方向,并凝练出5项"十四五"优先发展领域和5项"中长期"(2035)优先发展领域。最后,从政策层面和学科层面提出了促进矿业学科发展的若干举措和建议。
- 谢和平苗鸿雁周宏伟
- 压剪荷载下含单一裂隙砂岩的应变演化与破坏特征研究被引量：2
- 2023年
- 对含单一预制裂隙砂岩试样开展压剪试验研究,借助数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术记录并分析了加载过程中不同裂隙倾角砂岩试样的应变演化过程,从理论层面推导压剪荷载下翼裂纹起裂位置判据,结合扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)技术分析不同破坏断口的微观形貌特征。试验结果表明:不同裂隙倾角对岩石峰值压剪荷载有不同的削弱程度,试样的变形演化过程可分为压密段、准弹性段、裂纹扩展与贯通段以及峰后段4个典型阶段;依据裂纹起裂位置及其扩展路径总结了5个典型应变集中区域:翼裂纹、反翼裂纹、次生裂纹及切向和法向边缘应变带。基于DIC技术,对不同裂隙倾角典型试样的关键应变集中区域进行了应变演化分析,发现压剪荷载下裂隙砂岩试样的新裂纹在演化过程中大多受到张拉和剪切共同作用;提出一种用于量化表征裂纹起裂机制中拉剪作用程度的裂纹主导参数(crack dominate parameter,CDP),结果表明随着裂隙倾角的增大,反翼裂纹起裂机制中的剪切作用逐渐弱化,而次生裂纹的剪切程度逐渐增强;当倾角大于30°时,翼裂纹拉–剪混合起裂机制逐渐明显。基于最大环向应力理论,提出压剪荷载下翼裂纹起裂位置理论判据,且理论预测值与试样结果相吻合。SEM分析结果表明:当预制裂隙倾角从0°增大至30°时,翼裂纹微观断口形貌特征从粗糙变为相对光滑,而反翼裂纹、次生裂纹和边缘裂纹微观断口形貌则分别呈层状、平行状及条状形式。该研究结果有助于促进对裂隙岩体在压剪联合作用下的裂纹扩展与宏细观破坏特征的了解。
- 陈家嵘周昌台周韬朱建波谢和平
- 关键词：岩石力学
- 裂隙网络对岩体试件单轴压缩力学特性影响研究被引量：1
- 2021年
- 针对裂隙分布对岩柱或煤柱强度和稳定性影响问题,采用合成岩体模型技术(SRM)重构岩柱模型,研究裂隙密度和裂隙倾角对岩柱稳定性影响。合成岩体模型中分别采用平直节理黏结模型(FJBM)、光滑节理模型(SJM)和裂隙网络模型(DFN)模拟岩块、裂隙和裂隙网络。通过单轴抗压试验和单轴抗拉试验标定岩块宏观力学参数(单轴抗压强度、抗拉强度、杨氏模量和泊松比),数值模拟标定结果与试验结果对比表明数值模拟模型细观力学参数能够很好地匹配实验室岩样宏观力学参数。研究结果表明:岩体内裂隙将显著降低岩体抗压强度,岩柱强度随裂隙密度P21增加而降低;裂隙密度P21由1 m/m^(2)增加至5 m/m^(2),岩柱平均强度由103.5 MPa降低至69.5 MPa,岩体抗压强度与裂隙密度负相关;裂隙倾角由0°增加至90°,岩柱抗压强度呈“U”形变化;裂隙密度较小时,岩柱易形成“X”形压剪破坏,裂隙密度较大时,岩柱“X”形压剪破坏逐渐消失;岩柱产生的微裂隙与岩体裂隙密度负相关;裂隙倾角小于临界角φ或大于45°+φ/2时,岩柱易形成“X”形压剪破坏,而当裂隙倾角介于φ与45°+φ/2时,岩柱易形成剪切滑移破坏。岩体合成技术可为确定岩柱强度确定提供一种思路。
- 许永祥许永祥郑兴博周昌台
- 关键词：节理岩体离散元裂隙网络
- 冀中坳陷雄县地热开采区地热资源的成因机制
- 2023年
- 雄县地热开采区是雄安新区地热资源赋存条件最好的地区之一,蕴藏着丰富的中低温地热资源。但是随着开采强度的增加,研究地热田的成因机制显得日益重要,是后期地热田资源评价工作和布置地热开采方案的重要依据。在结合前人研究成果的基础上,应用环境同位素研究地热储层流体的补给来源和热水年龄,并结合地热流体的水化学特征,初步分析了各热储层之间的联系程度和径流关系。研究表明,雄县的地热流体主要来自古大气降水,大部分是在长期的径流过程中由地热升温形成。雄县地热流体的年龄为31~36 ka。在自然条件下,新近纪地热流体与上层含水层之间的水力联系较弱,不同时期热储的地热流体之间的水力联系也较弱。通过分析雄县地热开采区地热地质构造背景、热储特征及地热形成机理,建立了热储的三维地质模型和数学数值模型,对区域内地热资源的开采和回灌进行了水热耦合模拟,计算结果与热储温度测量数据和抽水试验数据拟合较好,在得到验证模型的基础上,通过在研究区内合理井距和采灌量的最优设计,评价了研究区的地热资源储量。当开采量为120 m^(3)/h、井距为450 m时,满足100 a内开采井水温下降小于2℃的评价标准下,年可开采热量为12.9×10^(15)J/a,可采水量为56.6×10^(6)m^(3)/a,折合标准煤44.2万t。
- 汪浩黄少鹏
- 关键词：地热资源资源量评价
