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Mohr-Coulomb准则下倾斜矿柱稳定性的安全系数法
被引量：
13
1
作者
罗斌玉
叶义成
+2 位作者
李玉飞
罗甲渊
陈虎
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第9期2408-2415,共8页
地下矿床开采中,矿柱的稳定是矿床安全高效开采的基础,是采场作业人员的安全保障。以弹性力学理论为基础,分析正应力和剪应力共同作用下倾斜矿柱的受力状态,应用图解法绘制出表征矿柱应力状态的应力圆。根据应力圆与Mohr-Coulomb强度包...
地下矿床开采中,矿柱的稳定是矿床安全高效开采的基础,是采场作业人员的安全保障。以弹性力学理论为基础,分析正应力和剪应力共同作用下倾斜矿柱的受力状态,应用图解法绘制出表征矿柱应力状态的应力圆。根据应力圆与Mohr-Coulomb强度包络线之间的关系,建立了考虑矿体倾角及矿柱受正、剪应力共同作用下矿柱的安全系数解析式。应用该安全系数解析式能很好评价任意倾角矿柱的稳定性,并分析了水平矿体时,以安全系数评价的矿柱稳定性与实际矿柱稳定状态吻合。最后分析了应力圆圆心所在直线斜率tanβ、矿体倾角θ等因素对倾斜矿柱稳定性的影响。研究表明:应力圆圆心所在直线斜率tanβ是矿体倾角θ及侧压系数λ的二元函数,对每个侧压系数λ,tanβ均能取得一次最大值,且侧压系数λ值不同,tanβ取得最大值亦不同;当侧压系数λ∈[0,1]时,tanβ取得最大值时对应的矿体倾角θ∈[45°,90°];当tanβ取得最大值时,矿柱的安全系数最小,矿柱最容易失稳;随矿体倾角的增大,矿体安全系数呈现先减小后增大的变化趋势。
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关键词
MOHR-COULOMB准则
倾斜矿柱
稳定性
安全系数
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职称材料
基于数值模拟−机器学习的缓倾斜铝土矿矿柱承载力预测方法
被引量：
1
2
作者
王德玉
朱德福
+1 位作者
于彪彪
王沉
《煤炭学报》
北大核心
2025年第3期1511-1526,共16页
矿柱强度具有显著的倾角效应,准确预测倾斜矿柱的强度是保障倾斜矿体地下采场安全的关键。为准确预测缓倾斜矿柱强度,融合运用参数化建模的灵活交互性、数值模拟的样本数据强扩展性与机器学习方法的数据驱动优势,建立缓倾斜矿柱强度预...
矿柱强度具有显著的倾角效应,准确预测倾斜矿柱的强度是保障倾斜矿体地下采场安全的关键。为准确预测缓倾斜矿柱强度,融合运用参数化建模的灵活交互性、数值模拟的样本数据强扩展性与机器学习方法的数据驱动优势,建立缓倾斜矿柱强度预测模型。基于Rhino中Grasshop-per平台编制缓倾斜矿柱参数化建模程序,结合某铝土矿裂隙产状参数构建了200组黏合块体-离散裂隙网络(BBM-DFN)矿柱数值模型。采用FLAC^(3D)-3DEC耦合模拟方法,依据试错法标定后的岩块与节理参数,开展了缓倾斜矿柱承载特性试验,监测并建立了机器学习缓倾斜矿柱强度数据集,且验证了此数据集的可靠性。分别以支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、轻量梯度提升机(LightGBM)构建了缓倾斜矿柱强度预测模型,利用遗传编程(GP)和改进的量子粒子群算法(IQPSO)2种优化算法进一步提高模型性能,建立了缓倾斜矿柱强度与其影响因子之间的非线性映射关系。结果表明:矿体倾角对矿柱强度影响显著,同一尺寸矿柱随倾角的增加其强度显著下降,而不同宽高比矿柱的影响规律存在差异;当宽高比小于1时,矿柱影响因子敏感性主次顺序为:倾角>高度>宽度;当宽高比大于1时,其影响因子敏感性主次顺序为:宽度>倾角>高度;交叉验证了SVM模型是缓倾斜矿柱强度预测的最佳模型(R^(2)=0.921;R_(EVS)=0.926;R_(MAE)=1.225;R_(MSE)=2.367),结合GP与IQPSO算法优化后模型预测性能得到了进一步提升(R^(2)=0.976;R_(EVS)=0.977;R_(MAE)=0.465;R_(MSE)=0.862)。采用GP的符号回归方法得到了缓倾斜铝土矿柱强度表达式,对比经典矿柱强度理论验证了模型的准确性,拓新了倾斜矿柱强度的预测思路。
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关键词
参数化建模
数值模拟
机器学习
缓
倾斜矿柱
强度预测模型
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职称材料
压剪复合受载下矿柱应力状态的Mohr圆分析与数值模拟研究
被引量：
5
3
作者
罗斌玉
叶义成
+2 位作者
胡南燕
李鹏程
陈常钊
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S01期63-73,共11页
倾斜矿体开采中矿柱的应力状态分析是确保矿体安全开采的重要工作之一。以岩体力学理论为基础,建立了压剪荷载作用下倾斜矿柱的力学模型,推导出表征压剪受载矿柱应力状态的广义Mohr圆方程,分析了矿体倾角、荷载对广义Mohr圆圆心位置及...
倾斜矿体开采中矿柱的应力状态分析是确保矿体安全开采的重要工作之一。以岩体力学理论为基础,建立了压剪荷载作用下倾斜矿柱的力学模型,推导出表征压剪受载矿柱应力状态的广义Mohr圆方程,分析了矿体倾角、荷载对广义Mohr圆圆心位置及半径的影响,揭示了倾斜矿柱应力演化的3种路径,并证明了3种应力路径分别满足直线方程、圆方程和平面方程。针对矿柱的3种应力路径,提出相应的应力路径演化主控模式。基于Mohr强度理论,分析3种主控模式下的应力路径对矿柱稳定性的影响,阐释倾斜矿柱比垂直矿柱更容易失稳的原因。最后,采用数值模拟方法研究得到矿柱的应力状态与采用广义Mohr圆分析得到的结果一致,且压剪受载矿柱的破坏模式为非对称的沙漏状。研究结果可为倾斜矿柱的稳定性分析提供一种思路。
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关键词
压剪复合受载
倾斜矿柱
应力状态
广义Mohr圆
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职称材料
题名
Mohr-Coulomb准则下倾斜矿柱稳定性的安全系数法
被引量：
13
1
作者
罗斌玉
叶义成
李玉飞
罗甲渊
陈虎
机构
武汉科技大学资源与环境工程学院
冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室
贵州省六盘水市安监局
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第9期2408-2415,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51574183)
文摘
地下矿床开采中,矿柱的稳定是矿床安全高效开采的基础,是采场作业人员的安全保障。以弹性力学理论为基础,分析正应力和剪应力共同作用下倾斜矿柱的受力状态,应用图解法绘制出表征矿柱应力状态的应力圆。根据应力圆与Mohr-Coulomb强度包络线之间的关系,建立了考虑矿体倾角及矿柱受正、剪应力共同作用下矿柱的安全系数解析式。应用该安全系数解析式能很好评价任意倾角矿柱的稳定性,并分析了水平矿体时,以安全系数评价的矿柱稳定性与实际矿柱稳定状态吻合。最后分析了应力圆圆心所在直线斜率tanβ、矿体倾角θ等因素对倾斜矿柱稳定性的影响。研究表明:应力圆圆心所在直线斜率tanβ是矿体倾角θ及侧压系数λ的二元函数,对每个侧压系数λ,tanβ均能取得一次最大值,且侧压系数λ值不同,tanβ取得最大值亦不同;当侧压系数λ∈[0,1]时,tanβ取得最大值时对应的矿体倾角θ∈[45°,90°];当tanβ取得最大值时,矿柱的安全系数最小,矿柱最容易失稳;随矿体倾角的增大,矿体安全系数呈现先减小后增大的变化趋势。
关键词
MOHR-COULOMB准则
倾斜矿柱
稳定性
安全系数
Keywords
Mohr-Coulomb criterion
inclined pillars
stability
safety factor
分类号
TD82 [矿业工程—煤矿开采]
TD31 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于数值模拟−机器学习的缓倾斜铝土矿矿柱承载力预测方法
被引量：
1
2
作者
王德玉
朱德福
于彪彪
王沉
机构
太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室
西安交通大学航天航空学院
广铝集团有限公司
贵州大学矿业学院
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第3期1511-1526,共16页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174124,51904200)
山西省重点研发计划资助项目(202202090301011)。
文摘
矿柱强度具有显著的倾角效应,准确预测倾斜矿柱的强度是保障倾斜矿体地下采场安全的关键。为准确预测缓倾斜矿柱强度,融合运用参数化建模的灵活交互性、数值模拟的样本数据强扩展性与机器学习方法的数据驱动优势,建立缓倾斜矿柱强度预测模型。基于Rhino中Grasshop-per平台编制缓倾斜矿柱参数化建模程序,结合某铝土矿裂隙产状参数构建了200组黏合块体-离散裂隙网络(BBM-DFN)矿柱数值模型。采用FLAC^(3D)-3DEC耦合模拟方法,依据试错法标定后的岩块与节理参数,开展了缓倾斜矿柱承载特性试验,监测并建立了机器学习缓倾斜矿柱强度数据集,且验证了此数据集的可靠性。分别以支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、轻量梯度提升机(LightGBM)构建了缓倾斜矿柱强度预测模型,利用遗传编程(GP)和改进的量子粒子群算法(IQPSO)2种优化算法进一步提高模型性能,建立了缓倾斜矿柱强度与其影响因子之间的非线性映射关系。结果表明:矿体倾角对矿柱强度影响显著,同一尺寸矿柱随倾角的增加其强度显著下降,而不同宽高比矿柱的影响规律存在差异;当宽高比小于1时,矿柱影响因子敏感性主次顺序为:倾角>高度>宽度;当宽高比大于1时,其影响因子敏感性主次顺序为:宽度>倾角>高度;交叉验证了SVM模型是缓倾斜矿柱强度预测的最佳模型(R^(2)=0.921;R_(EVS)=0.926;R_(MAE)=1.225;R_(MSE)=2.367),结合GP与IQPSO算法优化后模型预测性能得到了进一步提升(R^(2)=0.976;R_(EVS)=0.977;R_(MAE)=0.465;R_(MSE)=0.862)。采用GP的符号回归方法得到了缓倾斜铝土矿柱强度表达式,对比经典矿柱强度理论验证了模型的准确性,拓新了倾斜矿柱强度的预测思路。
关键词
参数化建模
数值模拟
机器学习
缓
倾斜矿柱
强度预测模型
Keywords
parametric modelling
numerical simulation
machine learning
gently inclined pillar
strength prediction model
分类号
TD325 [矿业工程—矿井建设]
TP181 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
压剪复合受载下矿柱应力状态的Mohr圆分析与数值模拟研究
被引量：
5
3
作者
罗斌玉
叶义成
胡南燕
李鹏程
陈常钊
机构
武汉科技大学资源与环境工程学院
湖北省工业安全工程技术研究中心
武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S01期63-73,共11页
基金
国家自然科学基金(No.51574183)
文摘
倾斜矿体开采中矿柱的应力状态分析是确保矿体安全开采的重要工作之一。以岩体力学理论为基础,建立了压剪荷载作用下倾斜矿柱的力学模型,推导出表征压剪受载矿柱应力状态的广义Mohr圆方程,分析了矿体倾角、荷载对广义Mohr圆圆心位置及半径的影响,揭示了倾斜矿柱应力演化的3种路径,并证明了3种应力路径分别满足直线方程、圆方程和平面方程。针对矿柱的3种应力路径,提出相应的应力路径演化主控模式。基于Mohr强度理论,分析3种主控模式下的应力路径对矿柱稳定性的影响,阐释倾斜矿柱比垂直矿柱更容易失稳的原因。最后,采用数值模拟方法研究得到矿柱的应力状态与采用广义Mohr圆分析得到的结果一致,且压剪受载矿柱的破坏模式为非对称的沙漏状。研究结果可为倾斜矿柱的稳定性分析提供一种思路。
关键词
压剪复合受载
倾斜矿柱
应力状态
广义Mohr圆
Keywords
combined compression-shear loading
inclined pillar
stress state
general Mohr’s circle
分类号
TD311 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Mohr-Coulomb准则下倾斜矿柱稳定性的安全系数法
罗斌玉
叶义成
李玉飞
罗甲渊
陈虎
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
13
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职称材料
2
基于数值模拟−机器学习的缓倾斜铝土矿矿柱承载力预测方法
王德玉
朱德福
于彪彪
王沉
《煤炭学报》
北大核心
2025
1
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职称材料
3
压剪复合受载下矿柱应力状态的Mohr圆分析与数值模拟研究
罗斌玉
叶义成
胡南燕
李鹏程
陈常钊
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
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职称材料
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