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国家自然科学基金(50904071): 作品数：25 被引量：197H指数：9; 相关作者：杨小彬宋义敏秦跃平程虹铭刘恩来更多>>; 相关机构：中国矿业大学（北京）北方工业大学山西大同大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：矿业工程建筑科学一般工业技术金属学及工艺更多>>

基于弹塑性理论的软岩隧道最大变形量预测方法研究: 2023年; 软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大变形量的理论解。利用现有研究成果对所提出的计算方法进行验证,并探究远场应力、岩体力学参数对最大变形量的影响规律,分别利用现有数值模拟方法和所提算法对2条隧道最大变形量进行计算。结果表明:所提算法的误差均小于5%,证明了所提估算方法的合理性与准确性。最大变形量与远场应力呈现正相关,与单轴抗压强度、参数mi呈现负相关。随着地质强度指标(GSI)的增加,敏感性均呈现减弱的趋势,当GSI较大时(超过40时),敏感性可近似忽略。最大变形量与弹性模量、泊松比呈负相关,随着地质强度指标GSI的增大,敏感性并未产生显著的改变。; 赵昀马秋峰; 关键词：隧道 HOEK-BROWN准则

补连塔矿煤样的孔隙特征及吸附特性试验研究被引量：2: 2020年; 为了研究补连塔煤样的孔隙特征和吸附特性,开展了煤样的低温氮吸附试验和等温气体吸附试验。通过分析低温氮吸附试验发现,补连塔煤样的比表面积明显大于变质程度相近其它煤样,且该煤样的孔径分布主要集中在小于10 nm小孔段;分析煤样气体吸附试验结果发现,该煤样的气体吸附量明显低于相同变质程度的其它煤样。分析试验结果表明,补连塔煤样的吸附特性存在明显"比表面积大而气体吸附量小"的特征,这与传统物理吸附存在较大偏差,考虑气体分子热运动,建立小孔气体分子吸附模型解释了发生该种现象原因。; 杨小彬陈希昂汪腾蛟张立辉; 关键词：孔隙特征比表面积自由程

岩石剪切断裂面接触算法的开发与应用: 2020年; 为了克服现有数值计算方法在计算复杂断裂面接触滑移过程中效率低的问题,通过吸收边界元的建模思想,提出了新的数值计算方法。在该算法中,所有网格均位于岩块的边界,利用显示差分方法计算得到岩块之间的相互作用力以及岩块的位移量。利用"小球在抛物面上滑移"、"哑铃在不同倾角的斜面上"两个模拟试验对文中的算法进行验证,同时利用文中算法与有限元算法对直剪试验进行模拟。结果表明:算法能够准确描述物体之间的相互接触,准确计算得到接触块体之间的法向位移。算法能够准确判断出接触物体的"滑移状态"和"稳定状态",摩擦力的数值计算结果与解析解的误差小于10-10。在计算断裂面接触和剪应力变化规律时,算法与有限元算法的计算结果一致,但文中计算方法的效率显著提高。; 马秋峰秦跃平周天白杨小彬; 关键词：岩石力学断裂面滑移数值模拟

煤柱失稳破坏的变形场及能量演化试验研究被引量：28: 2013年; 利用煤试件单轴压缩加载试验,进行了煤柱失稳破坏的变形场及能量演化特征研究。结合数字散斑相关方法对煤柱试样变形破坏全过程的监测结果,分析了煤柱变形局部化产生、演化及煤柱失稳的各个阶段特征,进而分析计算得到煤柱失稳过程的能量演化。研究结果认为:从变形场角度可将煤柱失稳机理分为煤柱内部裂隙失稳扩展和煤柱内部弱面失稳滑动2种类型。煤柱在受载过程中的能量释放和能量积聚规律与其最终的失稳模式相关,相对而言,煤柱内部弱面失稳滑动破坏的能量释放率较小,煤柱内部裂纹失稳扩展破坏的能量释放率较大。; 宋义敏杨小彬; 关键词：煤柱变形局部化失稳冲击地压

基于改进广义回归神经网络的工作面低氧预测模型研究被引量：11: 2019年; 为了更有效合理地解决煤矿工作面中低氧问题,以神东某煤矿工作面监测数据为样本,考虑监测物理参数之间的相互影响关系,借助主成分分析法对广义回归神经网络(GRNN)进行改进,构建工作面氧气浓度预测模型,编制改进的GRNN模型程序。将预测氧气浓度结果与实测数据对比,证明改进后的GRNN模型具有良好的拟合准确度和泛化能力,比改进前GRNN模型和BP神经网络模型更适合于煤矿工作面低氧问题的预测;利用改进的GRNN模型分析了工作面进、回风压力及进风温度对工作面及回风平巷氧浓度的影响,为矿井工作面低氧预测及工作面低氧防治技术提供了参考。; 杨小彬王逍遥周世禄张子鹏; 关键词：广义回归神经网络泛化能力

考虑温度变化的采空区瓦斯抽采数值模拟被引量：6: 2021年; 考虑采空区瓦斯抽采工作面漏风引起采空区遗煤氧化升温问题,基于Darcy渗流定律、Fick扩散定律和Fourier导热定律,利用质量守恒方程和能量守恒方程建立了考虑温度变化的采空区流场、瓦斯浓度场、氧浓度场、固体温度场和气体温度场的瓦斯抽采多场耦合数学模型;应用有限体积法分别离散了考虑温度变化下的采空区瓦斯抽采多场耦合二维数学模型,基于Microsoft Visual Basic编制了计算机解算程序,利用Tecplot软件对求解结果进行可视化,研究了瓦斯抽采前后的采空区瓦斯压力、瓦斯浓度、氧浓度、固体温度和气体温度分布情况及前后变化趋势。结果表明:瓦斯抽采前,采空区下隅角附近存在明显的气体高压区并且向四周逐渐降低,上隅角附近存在明显的气体低压区并且向四周逐渐升高;瓦斯浓度从下隅角向上隅角逐渐降低,采空区深处的瓦斯体积分数高于近工作面处,高达16.0%;采空区下隅角附近的氧气体积分数较高,达到7.0%,且氧气浓度由下隅角向上隅角逐渐降低;在采空区漏入风侧存在明显的固体和气体高温区,并且温度由此处向四周逐渐降低。瓦斯抽采后,在抽采点处形成气体低压区,气体压力在采空区深度方向变化趋势缓慢;采空区上隅角的瓦斯浓度大幅降低,而采空区深处的瓦斯受抽采的影响较小;采空区浅部(0-100 m)氧气浓度升高,采空区深部(100-300 m)氧气浓度基本保持不变;高温区依旧形成于采空区漏入风侧,但高温区的范围有所扩大,采空区内固体和气体温度最大值要比抽采前高2℃。; 汪腾蛟汪腾蛟杨小彬杨小彬; 关键词：遗煤采空区瓦斯抽采多场耦合

煤破坏过程中的温度演化特征实验研究被引量：14: 2013年; 以红外热像仪和数字散斑相关方法作为试验观测手段,对一种煤试件进行实验研究,观测和分析煤试件从变形到破坏过程中的变形演化、温度演化及二者的对应变化关系。研究结果表明:(1)煤试件变形场演化主要体现为初期的均匀变形演化到加载峰值前的变形集中带形成,加载峰后阶段主要为变形集中带的加速滑动;(2)煤试件温度场演化在加载峰前由于受压应力作用,内部质点间距发生改变的热力耦合效应引起温度上升,在加载峰后阶段由于变形集中带内煤体受拉剪作用及变形集中带的滑动,引起温度降低;(3)煤试件在变形破坏过程中存在明显的温度场变化,且变形集中带内、外温度演化特征相似,加载峰前阶段温度增加,加载峰后阶段温度降低,但变形集中带内温度总体高于带外温度。; 宋义敏杨小彬; 关键词：采矿工程冲击地压温度场热红外辐射

Yielding behavior of copper nanowire in the presence of vacancies被引量：4: 2012年; In the present research,the measurement fluctuations of mechanical properties in nanowires (NWs) are investigated by using the molecular dynamics simulation.The large numbers of simulations are performed to study the yield behaviors of the NWs.The results have shown that the yield behavior of the smaller diameter NW is more sensitive to the presence of vacancies,and the dispersion of the measured mechanical properties for the small scale NW is larger than that for the large scale NW.Present results have also shown that vacancies escape from the bulk to the free surfaces as a result of high stress applied at the small scale systems similar to the dislocation starvation phenomenon observed in the compression test of nano-pillars,and dislocation nucleation induced by surface defect occurs after the vacancy reaches free surface leading to lower yield strength.Moreover,the strong surface vacancy interactions at the nanoscale level are also investigated.; LIU XiaoMingYANG XiaoBinWEI YueGuang; 关键词：屈服行为屈服强度

多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究被引量：10: 2019年; 为了研究岩石在加载-卸载过程中的应力-应变关系,以砂岩为例,对其进行常规三轴加卸载试验。分析了峰后卸载阶段岩石的非线性特性,对岩石的损伤变量进行定义,给出了峰后卸载过程中用于描述应力-应变关系的弹性模量模型。通过分析加载-卸载过程中的轴向应变与径向应变的关系,得到了卸载过程中泊松比模型。引入D-P塑性模型,针对砂岩的塑性硬化特性,对硬化函数进行修正,建立了与等效塑性应变相关联的损伤模型。将计算模型矩阵化后进行数值计算。在此过程中得到如下结论:多孔隙岩石在加载过程中表现出明显的非线性特征,随着体应力的增大,岩石的弹性模量逐渐增大。岩石峰后卸载过程中,当轴向应力大于围压时,应力-应变可以利用峰前弹性阶段的弹性模量模型乘以连续性因子进行描述。随着等效塑性应变的增大,泊松比先增大后减小,最终趋于稳定。峰后卸载过程中,等效塑性应变不发生变化,此时泊松比保持不变。利用提出的本构模型进行了数值计算,数值计算结果与试验结果进行对比,结果表明,提出的模型能够反映出岩石在峰后卸载过程中的应力-应变规律。; 马秋峰秦跃平周天白杨小彬; 关键词：岩石力学应力-应变关系泊松比

喷嘴角度对矿用引射除尘器的性能影响研究: 2019年; 为了探究喷嘴不同角度对矿用引射除尘器引射性能的影响,利用CFD软件对喷嘴不同角度下风流状态进行了数值分析。选用κ-ε模型给定相同边界条件下改变喷嘴角度,分别模拟得到流场状态、压力分布及引射风流大小等参数。分析模拟结果发现,当喷嘴倾斜角度为15°左右时,引射除尘器内部流线比较光滑、引射面压力分布最为均匀、引射风量最大,在相同的引射条件及边界条件下可以有效提高除尘效率和减少能量损失,有利于以后的现场试验和应用推广。; 张子鹏杨小彬周杰陈希昂; 关键词：除尘设备

国家自然科学基金(50904071)

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