长径比对甲烷/空气预混爆炸超压冲量特性影响研究

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作者 程建华 张紫君 +3 位作者 王辉 杨小林 翁应康 暴雯雯 《爆破》 北大核心 2025年第3期184-193,202,共11页

为研究不同温度及点火位置下甲烷/空气预混气体爆炸特性,在冬季和夏季条件下分别通过自主设计的甲烷/空气预混气体爆炸试验装置,开展不同长径比对多种浓度的甲烷/空气预混气体泄爆试验,系统分析了温度、长径比及浓度对预混气体爆炸的超... 为研究不同温度及点火位置下甲烷/空气预混气体爆炸特性,在冬季和夏季条件下分别通过自主设计的甲烷/空气预混气体爆炸试验装置,开展不同长径比对多种浓度的甲烷/空气预混气体泄爆试验,系统分析了温度、长径比及浓度对预混气体爆炸的超压峰值和冲量特性产生的影响,并结合量纲分析法和数据拟合,分别分析了对超压峰值和冲量特性的主要影响因素,提出了甲烷/空气预混气体超压峰值和冲量的预测公式。研究结果表明:(1)在特定的气体浓度下超压峰值和冲量随长径比增加的变化趋势基本一致,但冬季温度条件下气体浓度7.5%时超压峰值和冲量先下降后上升再下降,而夏季温度则持续下降;冬夏季温度条件下9.5%、11.5%和13.5%时超压峰值和冲量持续下降;(2)采用量纲分析法和数据拟合,建立冬季温度条件下超压峰值与冲量关于长径比和甲烷/空气预混浓度的关系式,并将理论数据与试验结果进行对比验证,误差在15%以内,总体数据吻合度较高,验证了其可靠性,能够更直观地表达超压与冲量随长径比和气体浓度的衰减规律,实现对超压峰值、冲量的快速预测。 展开更多

关键词 超压峰值 冲量 长径比 甲烷/空气预混 冬夏季温度 量纲分析

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纳米材料增强建材用地聚合物研究进展

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作者 范利丹 苏洲虎 +3 位作者 余永强 杨杰 张纪云 徐峰 《材料科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期322-335,共14页

地聚合物具有高强早强、耐火隔热和低碳利废等优良性能,但本征脆性限制了其在建材领域的应用,利用纳米材料对地聚合物进行改性增强是完善其性能的有效手段。本文在阐述地聚合物地聚合反应机理基础上,针对纳米材料增强地聚合物材料的研... 地聚合物具有高强早强、耐火隔热和低碳利废等优良性能,但本征脆性限制了其在建材领域的应用,利用纳米材料对地聚合物进行改性增强是完善其性能的有效手段。本文在阐述地聚合物地聚合反应机理基础上,针对纳米材料增强地聚合物材料的研究和应用,分析了纳米材料对地聚合物力学性能的影响,并对其增强增韧机理进行了总结。综合分析后得出,纳米材料主要有颗粒状、管/纤维状和片状,其中纳米SiO_(2)因其性能优良,是改善地聚合物材料性能的常见选择;碳纳米管和纳米碳纤维因其长径比较大,并且具有较高的抗拉强度,分散于地聚合物中可有效地提高力学性能;针对不同的地聚合物基体,纳米材料的掺量和改性机理也存在差别;纳米材料的填充作用、晶体成核作用和地聚合反应可以有效提高地聚合物密实度,同时长径比大的纤维状或管状纳米材料的桥接作用,可有效阻止微裂缝的发展。此外,本研究还探讨了纳米材料增强地聚合物的现存挑战:纳米材料的设备、技术成本高昂,限制了其推广应用;纳米材料在地聚合物的分散工艺和表征技术,以及纳米材料和地聚合物的协同性仍是当前研究的热门内容;寻求价格低廉、操作简单、安全高效的分散工艺以及完备的表征技术较为必要,探索纳米材料与地聚合物的协同性有助于更好地利用纳米材料来增强地聚合物。 展开更多

关键词 地聚合物 纳米材料 增强改性 物理改性 化学改性

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不同长径比对甲烷/空气预混爆炸升压特性影响研究

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作者 程建华 暴雯雯 +3 位作者 杨小林 丁帅东 翁应康 张紫君 《爆破》 北大核心 2025年第2期13-21,110,共10页

为探究点火位置变化对不同当量下甲烷/空气预混爆炸升压特性的影响,通过自主搭建的爆炸试验系统,开展了多次不同长径比和当量比的甲烷/空气预混爆炸试验,分析了长径比和当量比变化对超压峰值上升速率及正压持续时间的影响,并利用量纲分... 为探究点火位置变化对不同当量下甲烷/空气预混爆炸升压特性的影响,通过自主搭建的爆炸试验系统,开展了多次不同长径比和当量比的甲烷/空气预混爆炸试验,分析了长径比和当量比变化对超压峰值上升速率及正压持续时间的影响,并利用量纲分析方法分析了影响甲烷/空气预混爆炸升压特性的主要影响因素,提出了甲烷/空气预混爆炸超压峰值上升速率和正压持续时间的计算公式。结果表明:甲烷/空气预混爆炸超压峰值上升速率随着当量比的增大呈上升趋势,长径比的增大使超压峰值上升速率呈逐渐下降趋势,但衰减速度有所差异;随长径比的增加,正压持续时间逐渐延长,但最长正压持续时间在长径比变化时所对应的当量比不同;基于量纲分析方法得出甲烷/空气预混爆炸超压峰值上升速率和正压持续时间的计算公式,并通过试验值与理论值对比验证公式可行性。研究发现甲烷/空气预混气体爆炸受点火位置与当量比的影响较为显著,研究成果可为甲烷爆炸的威力评估与安全防控提供参考。 展开更多

关键词 超压峰值上升速率 正压持续时间 长径比 甲烷/空气预混 量纲分析

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深埋地下洞室局部让压效应及能量演化规律 被引量：3

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作者 刘希亮 孙飞跃 +1 位作者 郭佳奇 武文龙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期116-126,共11页

为了更大程度地降低岩爆所带来的动力灾害,基于岩爆能量原理,提出了隧道内壁或掌子面前方产生的应力集中现象为非均匀薄壁应力集中的概念,分析认为诱发岩爆的位置为应力集中且应力梯度较大处。以实际工程为依托,通过FISH语言编译计算代... 为了更大程度地降低岩爆所带来的动力灾害,基于岩爆能量原理,提出了隧道内壁或掌子面前方产生的应力集中现象为非均匀薄壁应力集中的概念,分析认为诱发岩爆的位置为应力集中且应力梯度较大处。以实际工程为依托,通过FISH语言编译计算代码对三维有限差分数值软件进行二次开发,系统地从围岩局部让压的角度研究深部地下洞室在动载作用下的能量演化规律以及钢架合理支护让压间距对洞室破坏形式和动态响应规律,研究表明:由于围岩的局部让压效应,对围岩的扰动减少,冲击波能量在掌子面处被吸收和反射,导致动力响应减弱,使动力荷载有所消减。洞室开挖后,围岩在破坏初期首先出现张拉破坏而后以剪切破坏为主,剩余弹性应变能以动能形式向外剧烈释放,发生岩爆现象的部位与岩体最大主应力方向具有直接关系。 展开更多

关键词 深埋洞室 局部让压效应 能量演化 岩爆 数值模拟

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高地温地下工程支护混凝土研究现状及进展 被引量：9

5

作者 范利丹 徐峰 +3 位作者 余永强 张纪云 孙亮 杨蒙 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第4期1308-1320,共13页

在系统分析高温对混凝土水化硬化的影响机理以及高温对混凝土结构带来的温度应力、强度和耐久性问题的基础上,针对高地温地下支护混凝土的研究和应用,总结了高温对围岩与喷射混凝土黏结强度、力学性能的作用机制,随后分别对矿物掺合料... 在系统分析高温对混凝土水化硬化的影响机理以及高温对混凝土结构带来的温度应力、强度和耐久性问题的基础上,针对高地温地下支护混凝土的研究和应用,总结了高温对围岩与喷射混凝土黏结强度、力学性能的作用机制,随后分别对矿物掺合料、轻质骨料、纤维等外掺料在提高混凝土的隔热性以及增强、阻裂等方面进行了综述,结果表明:矿物掺合料可降低体系早期的水化热,从而降低内外温差所产生的较大收缩以及温度附加应力诱导的微裂缝产生和扩展,以此改善混凝土后期强度和耐久性,并提高产生温度负效应的温度阈值;轻质多孔隔热材料引入混凝土可达到较好隔热效果,但往往导致力学性能降低;在掌握高地温对复合支护材料性能作用机理的基础上,通过添加轻质多孔材料、掺合料和纤维材料,充分发挥各组分的协同作用,以此达到高温环境中隔热与支护性能的均衡发展。介绍了目前在实验室模拟高地温环境及测试相关性能的实施方法,探讨了深入研究所需要关注和解决的问题,并对适用于高地温地下工程的支护材料进行了展望。 展开更多

关键词 高地温 导热系数 矿物掺合料 轻质多孔材料 隔热机理

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砂土介质注浆扩散规律试验研究 被引量：6

6

作者 余永强 张程鑫 +3 位作者 张纪云 范利丹 唐金召 苏洲虎 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期66-74,共9页

为研究超细水泥浆液在砂土中的扩散规律,以赵固一矿西翼进风巷围岩加固为研究背景,设计了一套砂土注浆试验装置,运用正交设计法开展了多组砂土注浆试验,分析了单位时间流量、水灰比、砂土渗透系数等因素对浆液扩散体积和注浆量的敏感性... 为研究超细水泥浆液在砂土中的扩散规律,以赵固一矿西翼进风巷围岩加固为研究背景,设计了一套砂土注浆试验装置,运用正交设计法开展了多组砂土注浆试验,分析了单位时间流量、水灰比、砂土渗透系数等因素对浆液扩散体积和注浆量的敏感性及影响,系统讨论了不同渗透系数条件下,随注浆流量和水灰比变化浆液结石体形状的变化规律。研究结果表明:浆液扩散范围的影响因素主次排序为单位时间流量、水灰比、渗透系数,影响注浆量因素的主次顺序与浆液扩散体积的影响因素一致。发现单位时间流量、水灰比和渗透系数对浆液扩散体积和注浆量的影响并非呈线性关系,而是呈多元幂函数关系,构建了对应的浆液扩散体积和注浆量求解式,并对影响浆液扩散体积和注浆量的参数进行了回归分析。在渗透系数较大的砂土中,浆液以渗透注浆为主,结石体形状呈规则的圆球状,注浆流量和水灰比增大对结石体积影响显著。随着砂土渗透系数减小,结石体形状沿薄弱面发展,即由沿四周的均匀渗透扩散向沿薄弱面发展的劈裂注浆,注浆流量增大和水灰比减小对劈裂注浆有积极作用。研究结果可为松散砂土环境下地下工程注浆设计和施工提供参考。 展开更多

关键词 砂土介质 注浆加固 正交试验 回归分析 扩散规律

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夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及等价采高模型分析

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作者 许磊 王思雨 +4 位作者 ELMO Davide 丁书学 刘洪林 李文峰 洪紫杰 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期27-37,共11页

目的为了研究被夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及其等价采高模型,方法以亭南煤业公司1102矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法进行研究。结果结果表明:矸石充填工作面最大控顶距=端面距+截割深... 目的为了研究被夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及其等价采高模型,方法以亭南煤业公司1102矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法进行研究。结果结果表明:矸石充填工作面最大控顶距=端面距+截割深度+顶梁长度+架后触矸距离;顶板回转下沉量等于最大控顶距乘以支架后倾角度正弦值;架后可充填空间高度等于采高减去顶板回转下沉量、欠接顶量、架后底鼓量。被夯实矸石在可充填空间内压缩-固结蠕变成岩的4个阶段及可充压缩率分别为骨架调整段(7.42%),缓慢压缩段(5.39%),固结沉降段(0.34%),蠕变成岩段(12.38%)。由该等价采高模型可知,1102工作面4阶段等价采高为骨架调整段0.94 m,缓慢压缩段1.10 m,固结沉降段1.11 m,蠕变成岩段1.48 m。结论通过概率积分法预测、数值模拟和沉陷观测对比可知,1102工作面走向和倾向主断面地表下沉曲线均为碗形。前两阶段地表下沉曲线平缓,后两阶段地表下沉曲线陡峭。 展开更多

关键词 矸石充填 等价采高 矸石压实 固结成岩

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基于NMR技术的玄武岩纤维喷射混凝土韧性演化规律 被引量：17

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作者 焦华喆 韩振宇 +2 位作者 陈新明 杨亦轩 王云飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2990-2998,共9页

随着煤矿开采深度的增加,普通喷射混凝土支护结构易开裂脱落。玄武岩纤维(BF)的加入可以有效地提升喷射混凝土韧性与抑制围岩变形的能力。通过弯曲韧性试验研究了BF对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)韧性的影响规律,通过核磁共振试验(NMR)... 随着煤矿开采深度的增加,普通喷射混凝土支护结构易开裂脱落。玄武岩纤维(BF)的加入可以有效地提升喷射混凝土韧性与抑制围岩变形的能力。通过弯曲韧性试验研究了BF对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)韧性的影响规律,通过核磁共振试验(NMR)研究了孔隙分布对BFRS韧性的影响,并进行了井下现场支护试验。结果表明:BF掺入后,BFRS 7 d与28 d试块抗弯强度分别提高了9.8%,6.8%,且BF对早龄期抗弯强度提升效果更为明显;分别采用DBV与JSCE标准对BFRS韧性进行评价,实验发现最优纤维掺量为4.5 kg/m^3,此时D1^f和D2^f分别为29.5 N·m和57.9 N·m,试件弯曲韧性比同时达到最大值0.875;对比可知,DBV多值韧性标准更适合评价BFRS抗弯韧性。通过NMR试验发现纤维掺量对BFRS孔隙结构影响较大,纤维掺量达到3 kg/m^3时,BFRS大孔径孔隙占比仅为0.25%,当纤维掺量超过临界掺量4.5 kg/m^3,BFRS大孔径孔隙占比增加,喷射混凝土基体内部缺陷增多,韧性降低。进行井下支护试验发现BFRS抑制变形能力优于普通喷射混凝土,其中纤维掺量为4.5 kg/m^3时,支护段巷道35 d收敛位移最小,仅为0.21 mm,此时支护效果最好。分布在BFRS基体内部的纤维可以形成稳定的三维承力结构,有效改善BFRS基体内部孔隙结构,增加BFRS韧性,提高被支护巷道抗变形能力。高韧性BFRS可以有效地满足深部大变形巷道支护要求,达到“变形不开裂,开裂不掉落”的效果。 展开更多

关键词 玄武岩纤维 喷射混凝土 韧性 核磁共振 孔隙结构

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冲击荷载下煤系砂岩应变率效应及能量耗散特征 被引量：34

9

作者 余永强 张文龙 +3 位作者 范利丹 龚健 杨蒙 孙亮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2281-2293,共13页

在煤矿巷道掘进过程中,巷道围岩在动载作用下变形将会增大,为研究煤系砂岩在冲击荷载作用下的力学特性及能量耗散,以河南陈四楼煤矿巷道围岩中的砂岩为研究对象,利用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆试验装置对煤矿砂岩开展单轴单次冲... 在煤矿巷道掘进过程中,巷道围岩在动载作用下变形将会增大,为研究煤系砂岩在冲击荷载作用下的力学特性及能量耗散,以河南陈四楼煤矿巷道围岩中的砂岩为研究对象,利用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆试验装置对煤矿砂岩开展单轴单次冲击压缩试验和循环冲击压缩试验,对冲击荷载作用下煤矿砂岩的应变率效应、能量耗散特征和破坏模式等进行分析。研究结果表明:在单轴单次冲击荷载作用下,随着平均应变率的增加,砂岩试样的峰值应力和峰值应变均增大,割线模量逐渐降低,砂岩试样的塑性增加,强度提高;且峰值应变与平均应变率呈线性递增关系,峰值应力近似与平均应变率的1/3次幂呈递增关系;随着平均应变率的增加,砂岩试样的单位体积吸收能呈线性增加趋势,且试样破碎程度不断增大,在压应力持续作用下砂岩试样内部裂纹不断交叉扩展,沿轴向发生劈裂破坏。在循环冲击荷载作用下,随冲击荷载作用次数的增加,砂岩试样的平均应变率和峰值应变均逐渐增大,峰值应力、割线模量和第2类割线模量均随着冲击次数的增加而逐渐降低;在固定冲击气压下进行循环冲击时,随着冲击次数的增加,入射能基本保持不变,反射能和吸收能均逐渐增大,透射能逐渐减小,砂岩试样的单位体积吸收能随冲击次数增加呈先缓慢增加后突然增加的趋势;在循环冲击荷载作用下,砂岩试样吸收能量的能力增强,随着冲击次数的不断增加,试样内部微裂纹分布增多且扩展速度加快,主要发生受拉破坏,沿轴向加载方向产生贯穿于砂岩试样的环状破坏面。 展开更多

关键词 煤系砂岩 分离式霍普金森压杆 能量耗散 应变率 破坏模式

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高温富水环境下裂隙岩体注浆试验装置研制及浆液扩散规律 被引量：11

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作者 余永强 张纪云 +4 位作者 范利丹 王树仁 徐峰 杨杰 任连伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2582-2592,共11页

为研究隧道工程高温裂隙岩体注浆浆液的扩散规律,以大瑞铁路高黎贡山隧道破碎围岩为研究对象,研制了一套高温富水环境下破碎岩体注浆的试验装置。以粒径2~5 mm的堆积岩块模拟破碎地层,通过对试验装置施加反向作用力实现模拟地层压缩变形... 为研究隧道工程高温裂隙岩体注浆浆液的扩散规律,以大瑞铁路高黎贡山隧道破碎围岩为研究对象,研制了一套高温富水环境下破碎岩体注浆的试验装置。以粒径2~5 mm的堆积岩块模拟破碎地层,通过对试验装置施加反向作用力实现模拟地层压缩变形,使各组试验的地层孔隙率误差控制在0.5%以内。运用均匀设计法构建开展了多组裂隙注浆试验,分析了地层温度、单位时间流量、水灰比等因素对浆液扩散规律的敏感性,系统讨论了地层温度作用下,随单位时间注浆流量变化浆液结石体形状的变化规律。研究结果表明:研制的试验装置可满足高温富水环境下裂隙岩体的注浆试验,模拟破碎地层压缩变形量和孔隙率的试验值与理论值的误差均小于0.1%,能够实现高温水的循环与恒温作用时间控制,验证了模型的合理性。发现地层温度、水灰比和注浆流量对扩散范围的影响并非线性关系,而是多元幂函数关系,构建了对应的浆液扩散范围求解式,并对影响浆液扩散范围的参数进行单因素和多因素分析。本试验条件影响浆液扩散范围的主要因素是单位时间流量,地层温度最小,水灰比居中,且水灰比和地层温度对浆液扩散范围的影响差距不大。浆液的扩散形式以充填压密为主,随单位时间流量从小到大变化,结石体形状从饼状逐渐过渡到锥形体,再到类似圆球车阻石的形状,随流量的增大球体直径的增幅大于饼状结构直径,最后,近似呈完整球形结构。 展开更多

关键词 注浆装置 浆液扩散 高温富水 裂隙岩体 模型验证

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偏高岭土提高水泥基注浆材料在高地温隧道工程中的适应性 被引量：11

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作者 范利丹 孙亮 +2 位作者 余永强 张纪云 郭佳奇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期101-108,共8页

为提高水泥基注浆材料在高地温隧道工程的适应性,通过在室内模拟相应温湿度环境,研究了偏高岭土水泥基注浆材料的基本物理性能、力学性能以及隔热性。研究表明:温度升高、偏高岭土掺量增加、水胶比减小都会降低浆液析水率、增大浆液的黏... 为提高水泥基注浆材料在高地温隧道工程的适应性,通过在室内模拟相应温湿度环境,研究了偏高岭土水泥基注浆材料的基本物理性能、力学性能以及隔热性。研究表明:温度升高、偏高岭土掺量增加、水胶比减小都会降低浆液析水率、增大浆液的黏度,在较小水胶比时温度对析水率的影响不明显,但温度和水胶比对浆液黏度的影响显著;浆液凝结时间随温度升高而缩短,水胶比为0.8的浆液在温度高于20℃时,凝结时间随偏高岭土掺量增加不断缩短,对水胶比为1.0的浆液,高温和较低温度下偏高岭土掺量对凝结时间的影响趋势各不同;养护温度达到50℃时,浆液结石体中后期抗压强度出现倒缩;抗压强度随偏高岭土掺量增加先增大后减小,在40℃养护下最佳掺量为8%时,抗压强度最大提高32.2%;随养护温度升高,源于偏高岭土的结石体增强因子先增大后减小,在50℃时达到最高值0.4;浆液胶结强度在30℃时达最高值23.8 MPa;结石体导热系数与养护温度呈线性负相关,偏高岭土的掺加可降低结石体导热系数。 展开更多

关键词 高地温 偏高岭土 水泥基注浆材料 养护温度 导热系数

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双线公路隧道开挖爆破振动响应规律研究 被引量：17

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作者 于建新 刘焕春 +1 位作者 郭佳奇 郭敏 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1568-1575,共8页

为保证双线大断面隧道爆破施工安全,开展了近距离隧道爆破振动监测试验。在先行隧道内对应后行洞爆破掌子面前方和后方一定范围内布置测点,研究后行洞开挖爆破对先行洞衬砌结构的振动效应。通过分析各装药段爆破引起的三向振速,获得了... 为保证双线大断面隧道爆破施工安全,开展了近距离隧道爆破振动监测试验。在先行隧道内对应后行洞爆破掌子面前方和后方一定范围内布置测点,研究后行洞开挖爆破对先行洞衬砌结构的振动效应。通过分析各装药段爆破引起的三向振速,获得了爆破振动沿隧道轴线方向上的传播规律及隧道断面上的分布特征。结果表明:对于先行隧道迎爆侧边墙上的测点振速,对应隧道轴向和径向的峰值振速及衰减速率均大于垂向;掏槽段或最大装药量段爆破引起的振动不一定最大;掏槽爆破段单位药量引起的振速最大,周边爆破段最小;掏槽爆破对前方未开挖岩体的扰动大于后方,周边爆破引起掌子面后方振动大于前方,辅助及底板爆破对掌子面前后影响基本一致;迎爆侧振速明显大于背爆侧,且三向振速相差明显,而背爆侧相差较小。并据此对爆破方案进行优化设计,有效控制了各段爆破引起的振动。 展开更多

关键词 安全工程 双线公路隧道 开挖爆破 爆破振动 响应规律

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不同截面管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析 被引量：11

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作者 刘希亮 李烨 +1 位作者 王新宇 郭佳奇 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1111-1115,1260,共6页

为研究不同形状地下管廊内燃气爆炸冲击波的传播规律,利用LS-DYNA动力有限元软件,基于流固耦合算法,对燃气爆炸在地下管廊内的传播过程进行了数值模拟;分析了爆炸冲击波在两种管廊内的传播规律以及管廊结构的动力响应规律。结果表明:在... 为研究不同形状地下管廊内燃气爆炸冲击波的传播规律,利用LS-DYNA动力有限元软件,基于流固耦合算法,对燃气爆炸在地下管廊内的传播过程进行了数值模拟;分析了爆炸冲击波在两种管廊内的传播规律以及管廊结构的动力响应规律。结果表明:在整个爆炸过程中,圆形管廊受压较为均匀,但圆形管廊爆源附近出现正负压变化,使波阵面内部形成负压区,而方形管廊正负压变化不明显;方形管廊结构的转角处,速度值和位移值都比较小,但受到的压力最大,在实际工程中,应加强此处结构的保护。与爆源水平距离最近的圆形截面管廊上测点的超压峰值、振荡幅度和残余变形都远低于方形截面管廊测点;但与方形截面管廊测点相比,圆形截面管廊测点的速度方向改变较为频繁,容易造成结构的振荡,导致结构发生失稳破坏。 展开更多

关键词 地下管廊 爆炸冲击波 流固耦合 动力响应 超压

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定向断裂控制爆破技术在巷道掘进中应用研究 被引量：12

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作者 余永强 余雳伟 +2 位作者 范利丹 徐峰 周桂杰 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第1期61-67,94,共8页

在煤矿巷道掘进中,普通光面爆破技术存在着围岩表面超挖、欠挖、严重破坏等现象,后期支护难度大,维护成本高。在定向断裂控制爆破技术机理分析的基础上,提出了周边眼切缝药包定向断裂控制技术,进行了切缝药包爆破和普通药包爆破的工程... 在煤矿巷道掘进中,普通光面爆破技术存在着围岩表面超挖、欠挖、严重破坏等现象,后期支护难度大,维护成本高。在定向断裂控制爆破技术机理分析的基础上,提出了周边眼切缝药包定向断裂控制技术,进行了切缝药包爆破和普通药包爆破的工程应用对比研究。试验结果表明:采用外径38 mm、内径36 mm,切缝宽度4 mm、切缝长度600 mm的PVC管作为切缝管进行切缝药包定向断裂控制爆破,其爆破效果较好。切缝药包爆破改善了巷道断面平整度,开挖轮廓平滑,提高了半孔率,最大值为90%。爆破完巷道轮廓成形好,有效控制了超挖量,平均线性超挖量为0.171 m,降低了0.238 m。切缝药包爆破增加周边眼眼距,节约每立方米炸药用量25%,每循环进尺可减少炸药用量约20 kg,减弱了爆破震动。定向断裂控制爆破有效降低了对围岩体的损伤,增加了围岩的稳定性,取得了较为理想的爆破效果。 展开更多

关键词 巷道掘进 切缝药包 定向断裂 控制爆破 复式楔形掏槽

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三维动静组合加载下石灰岩力学特性研究 被引量：7

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作者 余永强 余雳伟 +2 位作者 范利丹 徐峰 周桂杰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第11期84-91,共8页

深部岩体处于“三高一扰动”的复杂环境中,为研究巷道掘进过程中冲击荷载对巷道围岩的影响,以石灰岩为研究对象,通过河南理工大学改进的SHPB动静组合加载试验装置,开展三维动静组合加载下的石灰岩力学特性研究。选取典型的轴压梯度(8、1... 深部岩体处于“三高一扰动”的复杂环境中,为研究巷道掘进过程中冲击荷载对巷道围岩的影响,以石灰岩为研究对象,通过河南理工大学改进的SHPB动静组合加载试验装置,开展三维动静组合加载下的石灰岩力学特性研究。选取典型的轴压梯度(8、15、16、17 MPa)和围压梯度(1、2、3、5、7 MPa),开展冲击气压梯度(0.5、0.6、0.8、1.0 MPa)的三维组合加载试验。研究表明:在三维动静组合加载下,石灰岩峰值应变增大,吸收能也随之增大,峰值达到87.7 W/J时,约为入射能的60%,试件破碎程度最为明显,呈现实验室“岩爆”趋势;反射能、透射能、吸收能随入射能的增加呈线性增长,反射能、透射能、吸收能、入射能和单位体积吸收能随平均应变率的增加呈二次函数增长。此外,在轴压、围压不变时,随冲击气压的增加,应力—应变曲线分为4个阶段,在达到应变峰值时,出现回弹现象,即试件的变形达到峰值应变后应变又开始减小;围压与气压保持不变,轴压变化时试件应力—应变曲线的变化规律与轴压、围压不变时冲击气压的应力—应变曲线的变化规律基本吻合;不同围压下岩石的破坏形态主要为拉伸破坏和压剪破坏。 展开更多

关键词 三维动静组合 力学特性 能量耗散 应力—应变

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固化温度对地质聚合物性能影响研究现状 被引量：2

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作者 范利丹 杨杰 +3 位作者 余永强 彭天祥 唐金召 刘红飞 《混凝土》 CAS 北大核心 2023年第9期37-43,共7页

地质聚合物作为一种新型无机胶凝材料,以其原料多为工业废渣、性能优异、应用领域广泛等优势成为众多学者的研究对象。地质聚合物的固化温度对硅铝质原料解聚和缩聚反应、体系微观结构的形成、以及固化后强度等性能都有显著的影响。综... 地质聚合物作为一种新型无机胶凝材料,以其原料多为工业废渣、性能优异、应用领域广泛等优势成为众多学者的研究对象。地质聚合物的固化温度对硅铝质原料解聚和缩聚反应、体系微观结构的形成、以及固化后强度等性能都有显著的影响。综述了固化温度对地质聚合物反应速率、力学性能、胶凝产物组成和微观结构的影响,并结合固化温度对地质聚合物影响研究现状,提出了所面临的问题及后续值得关注的研究方向。 展开更多

关键词 地质聚合物 固化温度 反应速率 力学性能 微观结构

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超深厚冲积层立井冻结爆破快速掘砌施工技术 被引量：5

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作者 于建新 郭敏 +3 位作者 张英才 曾凡伟 张道海 曾鹏 《煤炭工程》 北大核心 2019年第11期33-37,共5页

以赵固二矿西风井工程为背景,从冻结方案设计、钻爆施工、装岩提升与排矸、井壁浇筑、施工组织及监控量测等方面,详细阐述了超深厚表土层冻结爆破快速掘砌施工技术。现场采用多圈冻结管对深厚表土进行冻结,实现不同地质条件下冻结温度... 以赵固二矿西风井工程为背景,从冻结方案设计、钻爆施工、装岩提升与排矸、井壁浇筑、施工组织及监控量测等方面,详细阐述了超深厚表土层冻结爆破快速掘砌施工技术。现场采用多圈冻结管对深厚表土进行冻结,实现不同地质条件下冻结温度的动态调控,为爆破掘进提供最恰当的冻土条件;不断优化爆破方案,辅以振速安全监控,实现冻土爆破的快速进尺与良好的爆破效果;根据土压力与工程结构受力情况,适时调整混凝土强度等级,保证竖井的稳定性;采取项目部管理法,以工程安全质量为前提,实现工程最短施工时间,达到最优经济效益;外壁施工采用"滚班制",内壁施工采用"三班制"的作业制度,实现了深大竖井的快速掘进。 展开更多

关键词 深大立井 冻结法 冻土爆破 快速施工

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基于主应力旋转的黏性填土挡墙土压力 被引量：1

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作者 王恒利 邹正盛 +1 位作者 刘京敏 王新宇 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期64-71,共8页

填土水平墙背竖直光滑的挡墙,墙后土体处于以自重应力和水平应力为主应力的应力状态。实际工程中,挡墙背面与土体存在一定的摩擦及黏结力作用致使挡墙附近土体中的主应力发生偏转,此时,经典朗肯土压力理论不再适用。本文对挡墙附近土中... 填土水平墙背竖直光滑的挡墙,墙后土体处于以自重应力和水平应力为主应力的应力状态。实际工程中,挡墙背面与土体存在一定的摩擦及黏结力作用致使挡墙附近土体中的主应力发生偏转,此时,经典朗肯土压力理论不再适用。本文对挡墙附近土中的主应力状态进行旋转处理,通过分析墙后填土中应力状态摩尔圆,得到了考虑墙土摩擦和黏结力作用的黏性填土挡墙主被动土压力计算公式,分析了填土内摩擦角与墙土摩擦角对土压力的影响,使用算例将本文方法所得结果与现有黏性土土压力计算方法所得结果进行了对比分析。结果表明,朗肯土压力公式是本文所得计算公式的特例;随着墙土摩擦角和内摩擦角的增加,被动土压力逐渐加快增大;主动土压力随着内摩擦角的增加而减小;当内摩擦角较小时,主动土压力随着墙土摩擦角的增大不断减小,当内摩擦角较大时,主动土压力随着墙土摩擦角的增大先减小后增大;土内摩擦角的影响大于墙土摩擦的影响;相对于现有方法计算结果,本文方法所得主动土压力较大,被动土压力较小,墙土摩擦越大,2种方法所得结果的差值越大,土黏聚力还会加大这一差值。本文方法考虑了墙背土体主应力方向偏转的客观事实,所得计算结果将更符合实际情况。 展开更多

关键词 主动土压力 被动土压力 墙土摩擦作用 主应力偏转 主应力旋转 黏性土

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