基于细观力学的混凝土数值模拟研究 摘要：由于混泥土的极度不均匀性，他们的性质在宏观、微观方面存在很大的差异。尽管假定细观单元的力学特性比较简单——用弹性损伤本构关系表达，但是一些复杂的破坏现象仍然可以通过他们演化来描述，用细观层次简单的本构关系描述宏观层次上的复杂现象。 关键词：细观力学，混凝土数值模拟，模型 一般情况下，根据特征尺寸和研究方法侧重点的不同，将混凝土内部结构视为微观(Micro—leve1)、细观(Meso—leve1)和宏观(Macro—leve1)3个层次。长期以来，人们对于混凝土的研究主要是基于宏观层次展开，对于混凝土材料和构件的损伤和宏观力学性能的劣化直至破坏全过程的机理、本构关系、力学模型和计算方法都是基于此。以上主要是通过实验的方法研究混凝土材料的力学行为，但由于实验周期较长，需要耗费大量的人力和物力，得出的结论与所选取的材料、实验条件关系很大，使得实验成果相对离散，难以真实反映实际混凝土的力学性能指标。对混凝土性能的研究除了从宏观的角度进行研究之外，更关键的还应该从混凝土的细观结构人手，利用数值模拟的研究方法，抓住混凝土材料组成及其力学性质的非均匀性，结合理论和实验成果建立数值模型，对混凝土材料的力学性能和破坏过程进行研究，才能更好地分析混凝土破坏过程的实质。细观力学的兴起与计算机技术的飞速发展为此提供了理论和技术支持。 1、数值模型的建立 1、1细观力学 材料细观力学研究宏观均匀但细观非均匀的介质，采用多尺度力学理论，目的就是基于材料细观结构的信息，寻找宏观均匀材料的有效性能，其基本思想是“均匀化”。对于弹性问题，从细观尺度的应力、应变场出发，通过应力和应变体积平均值之间的关系确定材料的有效弹性性能，从而用均匀化后的介质代替原非均匀介质。 细观力学是双尺度的力学结构。选取的基本单元被称为代表性体积单元，简称RVE，需要满足尺度的二重性——宏观足够小，微观足够大。代表性体积单元是非均匀和无序材料的集合。 在一般情况下，不能掌握非均匀复合材料代表性体积单元微结构的性态和分布的全部信息，因此只能根据一些假定来对材料的已知信息进行均匀化。均匀化的目的就是确定非均匀材料的等效军援介质特征，根据局部笨狗关系和相关的局部变量表达式，得到描述RVE整体特征的宏观量。
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 滑坡的形成机理与其安全防护措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3699-80 滑坡的形成机理与其安全防护措施 (正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 摘要：滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，它经常会破坏地面工程、环境和造成人员伤亡、经济损失惨重等现状。本文就滑坡的形成因素进行了详细剖析，并提出了一些针对性的安全防护措施。 关键词：滑坡；地震；地质构造；时空分布 0 引言 中国是滑坡地质灾害十分严重的国家。据初步调查，全国大约有中型以上灾害点3万处，小型灾害点多达数十万甚至100多万处。1949一20xx年的45年间，共发生破坏较灾害6000多次，造成重大损失的严
重灾害事件至少有1200次。崩滑流灾害分布十分广泛。在全国32个省(市、自治区)中．除上海等个别省自治区3外，均受到不同程度的危害。而最近，20xx 年6月5日下午，重启市武隆县铁矿乡鸡尾山发生重大山体滑坡事件，据20xx年6月15日网上最新报道，事故发现9具遗体，另外有63人失踪，20xx年9月8日，发生山西襄汾新塔矿业公司的“9?8”特别重大尾矿库溃坝事故，已确认262人遇难，……，所有这些，都无不表明，研究滑坡形成机理及做好其安全防护性的必要性和紧迫性。 1 滑坡形成机理 1.1基本条件 产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。例如中国西南地区，特别是西南丘陵山区，最基本的地形地貌特征就是山体众多，山势陡峻，沟谷河流遍布于山体之中，与之相互切割，因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面。广泛存在滑坡发生的基本条件，滑坡灾害相当频繁。
Vol．38No．4Jul．2011水文地质工程地质 HYDROGEOLOGY ＆ENGINEERING GEOLOGY 第38卷第4期 2011年7月 多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的 相似模拟实验研究 张志祥1，张永波1，赵志怀1，张利民 2 （1．太原理工大学水利科学与工程学院，太原030024；2．山西省交通设计研究院，太原030012） 摘要：以离石—军渡高速公路下伏康家沟煤矿采矿地质条件为原型，采用相似材料模拟实验方法，对多煤层开采引起的覆岩移动及地表变形规律进行了研究。相似模拟实验结果表明：多煤层开采条件下，随着煤层累计采厚的增加，采空区“三带”覆岩下沉量和采空区地表沉降量、地表倾斜变形、地表水平位移及地表曲率变形都呈增大趋势，采空区上覆岩体更加破碎， 地表变形更加强烈。研究成果可为高速公路下伏多煤层采空区的治理设计提供依据。关键词：多煤层开采；覆岩；相似模拟；采空区；变形 中图分类号：TD325．+ 2 文献标识码：A 文章编号：1000- 3665（2011）04-0130-05收稿日期：2010-07-13；修订日期：2010-10-28基金项目：国家自然科学基金资助项目（30470269） 作者简介：张志祥（1970-），男，硕士，讲师，主要从事工程地质 和岩土工程方面的教学和研究工作。E-mail ：zhangzx666666@126．com 煤炭开采过程中产生的一系列覆岩移动及地表变形规律，受到了学者们的高度重视，如刘秀英等［1］ 采 用相似模拟实验研究了辛置煤矿2204工作面采空区 覆岩的移动规律；刘瑾等［2］ 进行了采深和松散层厚度 对开采沉陷地表移动变形影响的数值模拟研究；孙光 中等 ［3］ 采用数值模拟和相似材料模拟对巨厚煤层开 采覆岩运动规律进行了研究。以上研究主要是针对单一煤层开采进行的， 得出了许多有益的经验与结论，为指导单煤层开采及采空区地基处理等提供了参考。 近年来，随着我国煤炭开采强度的增大及开采深度的增加， 许多矿区形成了多煤层采空区。由于我国土地资源有限，许多高速公路不可避免地要通过多煤层采空区， 在建设过程中，有可能使原本相对稳定的采空区覆岩平衡遭到破坏，地表再次产生沉陷变形，危及公路的安全。由于单煤层开采覆岩移动及地表变形规律不同于多煤层开采， 加上各地采矿地质条件的差异，其成果对于多煤层来说，就失去了普适性。因此，研究多煤层开采覆岩移动及地表变形规律对保护高速公路的安全有重要的意义。已有学者对多煤层开采给予关注， 并取得一定成果。李全生等［4］ 利用相似材料模拟 和数值模拟研究了多煤层开采相互采动的影响规律，为煤柱留设及确保巷道安全提供了参考；夏筱红等 ［5］ 进行了多煤层开采覆岩破断过程的模型试验与数值模拟研究，为安全回收煤炭资源提供了依据。二者都是以指导采煤为目的，对高速公路下伏多煤层覆岩移动研究有一定的借鉴， 但由于没有考虑采空区的地表变形，不便于具体指导高速公路下伏采空区治理。目前，高速公路下伏多煤层开采覆岩移动及地表变形规律研究成果仍然很少。为确保高速公路的安全，非常有必要开展这项研究。离石—军渡高速公路LK21+340 LK21+900段通过康家沟煤矿采空区，该矿主要开采4号、5号和10号煤层。本文采用相似材料模拟实验方法，对康家沟煤矿多煤层开采覆岩移动及地表变形规律进行了研究，以期为高速公路下伏多煤层采空区治理设计提供依据。 1研究区地质概况 研究区位于吕梁山脉中段西侧黄土丘陵区，地表 由黄土覆盖。地层自上而下为第四系、二叠系和石炭系，简述如下： （1）第四系中更新统离石组（Q 2l ）：分布于塬、梁、峁及冲沟两侧，为风积及冲积形成，岩性以黄土为主，棕黄色、浅棕红色亚粘土，夹数层棕色古土壤层、钙质结核层及透镜状砂卵石层，硬塑－坚硬状态，柱状节理发育，多层结构类型。厚20 50m 。 （2）二叠系上统上石盒子组（P 2s ）：岩性为灰绿、黄绿、灰紫色页岩与灰绿色长石石英杂砂岩互层，由下向上紫色页岩逐渐增多，浅黄、灰黄、浅灰色中细砂岩和泥岩组成。其底部标志层岩性为紫红色、灰黄色铝土质鲕粒泥岩，含丰富的铁锰质。本组厚度约390m 。
断层影响下覆岩破坏规律研究 尹立明,郭惟嘉,尹增德 (山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东青岛266510) 摘 要:应用A N SYS有限元分析软件和相似材料模拟实验,分析在采动和断层影响下覆岩变形破坏和矿压分布规律。结果表明:在采动影响下断层 活化 ,断层带及其影响范围内的岩体破碎,表现为周期断裂步距小,冒落带高,尤其是断层下盘,顶板稳定性差。通过断层后,顶板岩体中支撑力减小,比无断层存在的情况低。但断层对于上覆岩层导水裂隙带的高度和范围的影响不明显。 关键词:断层;开采;覆岩破坏;数值计算;相似模拟试验 中图分类号:T D325 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2009)04-0059-05 Study on Failure Law of Overlaying Strata under Influence of Faults YIN L-i m ing,GUO We-i jia,YIN Zeng-de (Key L oboratory o f M ining Disaster Prevention and Contr ol,M inistry of Education,SU ST,Qing dao,Shandong266510,China) Abstract:T he aut ho rs analy zed the laws o f defo rmatio n and failur e o f ov erla ying str ata and the distributio n o f mine pr essures under the influence of faults and mining activities by applying the AN SY S finite element softw ar e and sim-i lar mater ials simulation test.T he results indicated that the faults w ere act ivated by coal mining,and the r ock-mass in fault zo ne and it s influential range w as bro ken,and the distance o f per iodic weighting decreased and the cav ing zo ne increased,particularly,the r oof stability in the footw all of fault seemed to be weakened.T he suppo rting force of t he r ock mass in r oof decreased after passing t he fault,and it was lo wer than that w ithout the ex istence o f fault.T he heig ht and sco pe o f water flo wing fractured zo ne in o ver lying strata w ere not influenced by the existence of fault ev idently. Key words:fault;mining;failure of o ver lay ing strat a;numer ical calculation;similar simulation test 岩体是经过漫长的地质演化过程而形成的复杂结构体,由于地质构造运动的影响,其内部存在大量的断层、节理、层理和地质弱面。这些地质结构面的存在,破坏了岩体的整体性,影响着岩体的变形性质和强度特性,从而导致岩体开采沉陷更加复杂,是影响顶板稳定性的重要地质因素之一。长期以来,国内外不少学者已注意到断层对采矿的影响,并已进行了卓有成效的研究[1-6]。在采动影响下,易于使构造结构面 活化 [7],使煤层顶板稳定性受到影响。尤其是当开采区域断层比较发育时,断层对上覆岩层破坏规律、矿压分布规律的影响十分明显,在这种情况下就必须考虑断层的影响。本文以兖州矿业集团鲍店煤矿5307工作面煤层及其顶底板岩体为对象,通过室内数值、物理模拟研究,探讨了在采动和断层双重影响下的覆岩破坏规律,为矿井开采灾害预测与防治提供理论与技术依据。 1 研究区顶底板岩性和力学参数 鲍店煤矿5307工作面开采的煤层为山西组3层煤。厚度8 20~8 87m。煤层直接顶为深灰色粉砂岩,主要成分为石英长石,泥质胶结,裂隙较发育,呈水平层理,硬度f=4~6,厚度为4 37m。老顶为灰~ 收稿日期:2009-06-06 基金项目:国家自然科学基金项目(50874070);国家自然科学基金重点项目(50874070);教育部博士点基金项目(20080424004);山东省自然科学基金项目(Y2008F01)。 作者简介:尹立明(1979 ),男,山东平度人,讲师,博士研究生,主要从事开采沉陷和矿山压力方面的研究.
收稿日期:2004Ο09Ο13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50379004) 作者简介:张子明(1951— ),男,江苏姜堰人,教授,博士生导师,主要从事工程力学和水工结构工程方面的研究.混凝土单轴荷载下细观损伤破坏的数值模拟 张子明1,赵吉坤1,吴 昊1,姚朋士2 (1.河海大学土木工程学院,江苏南京 210098;2.东海县水务局,江苏东海 222300) 摘要:假设混凝土是由砂浆基质、骨料及它们之间的界面组成的三相复合材料,混凝土的细观力学性质服从Weibull 分布,应用细观力学损伤模型研究了混凝土的宏观力学性质,并且通过编制有限元程序对混凝土试件在单向拉伸和压缩情况下的破坏过程进行了数值试验.模拟结果表明,该模型可以用来研究单轴荷载作用下混凝土结构的破坏机理和多种尺寸试样尺寸效应律. 关键词:混凝土;细观力学;随机骨料模型;损伤与断裂;数值模拟 中图分类号:T U528.1 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1980(2005)04Ο0422Ο04 混凝土作为重要的建筑材料,已有百余年历史,其力学性能是科学界和工程界极为关心的课题.长期以来,将混凝土视为宏观均质各向同性材料,在一般情况下可以满足工程要求.但是,这种宏观假定很难考虑混凝土材料的细观组成以及力学性质的复杂性.因此,人们已经认识到从混凝土细观尺度出发研究混凝土宏观损伤与断裂过程的许多优点.计算机技术的发展,为从细观层次研究混凝土宏观力学性质开辟了广阔的前景. 由于混凝土作为非均匀材料的随机性,用随机方法研究混凝土的力学性质是较为合理的.1939年,Weilbull 在“最弱环假设”的基础上提出了材料脆性破坏强度统计理论和局部强度的概率密度函数,并从概率统计学的角度研究结构的宏观强度,进而研究脆性材料结构的可靠性,根据脆性破坏的统计断裂理论发展了概率断裂力学[1～6]. 1 研究模型 1.1 随机概率分布 假定混凝土是由砂浆基质、骨料及它们之间的界面组成的三相复合材料.为了考虑各相组分的非均匀性,各组分的材料性质按照给定的Weibull 分布赋值,细观单元满足弹性损伤本构关系,用有限元法计算应力场和位移场.同时,将最大拉应变准则和摩尔库仑准则分别作为该损伤本构关系的损伤阈值,即单元的应变或应力状态满足最大拉应变准则或摩尔库仑准则时,单元开始发生拉伸或者剪切损伤. 图1 不同均质度m 时单元参数的密度函数Fig.1 Prob ability density function of element p arameters for different degrees of homogeneity 为了描述材料性质的非均匀性,假设组成材料细观单元的 力学性质满足Weibull 分布.该分布概率密度函数为 f (u )=m u 0u u 0m -1exp -u u 0m (1) 式中:u ———满足Weibull 分布的随机变量(如强度、弹性模量、泊 松比等);u 0———与随机变量均值有关的参数;m ———确定 Weibull 分布概率密度函数形状的参数. 材料的每个力学参数都在给定Weibull 分布参数的条件下 按照式(1)赋值.当u 0=100,m 分别为115,310和610时, Weibull 分布概率密度函数曲线如图1所示.Weibull 分布参数m 反映了随机变量的离散程度,当m 值增大时,材料细观单元力学参数的概率密度函数曲线变窄,细观单元力第33卷第4期2005年7月河海大学学报(自然科学版)Journal of H ohai University (Natural Sciences )V ol.33N o.4Jul.2005
题目：浅析滑坡的形成机理及防治措施专业：土木工程（工程管理） 学号：10924408 姓名：黎省 指导教师：李华东 学习中心：南充奥鹏 西南交通大学 网络教育学院 2013年03月29日
院系西南交通大学网络教育学院专业土木工程年级201009 学号10924408 姓名黎省 学习中心南充奥鹏指导教师李华东 题目浅析滑坡形成机理及防治措施 指导教师 评语 是否同意答辩过程分(满分20) 指导教师(签章) 评阅人 评语 评阅人(签章) 成绩 答辩组组长(签章) 年月日
毕业论文任务书 班级201009 学生姓名黎省学号10924408 开题日期：2013年03 月20 日完成日期：2013年03月29 日 题目浅析滑坡形成机理及防治措施 1、
2、学生应完成的任务 第一步：在全面掌握有关理论的基础上积极着手收集资料，拟定该论文大纲； 第二步：依据指导老师修改后的论文提纲撰写论文； 第三步：向指导老师提交论文初稿； 第四步：依据老师的指导对论文进行反复修改； 第五步：论文定稿并对论文进行装订； 第六步：对论文答辩进行准备。 2、论文各部分内容及时间分配：（共10 周） 第一部分完成开题( 1 周) 周) 3 周) 第四部分滑坡发生时的应对措施( 2 周) 第五部分结束语( 1周) 评阅或答辩( 1 周) 3、参考文献 [1] 张浩、李东哲，1987，滑坡与泥石流，地质出版社。 [2] 张永年，1990，环境水文地质学，地质出版社。 [3] 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所，1991，中国滑坡分布，成都地图出 版社。 [4] 地质矿产部等，1991，中国地质灾害与防治，地质出版社。
体育运动中踝关节损伤的生物力学研究新进展 体育运动中踝关节损伤很常见，国内外对踝关节的生物力学特性及其影响因素有很多报道，本文就体育运动中踝关节损伤的生物力学研究新进展进行综述。 标签：踝关节；生物力学；体育运动 中图分类号R322.7 文献标识码 A 文章编号1674-6805(2012)18-0139-02 踝关节损伤在体育运动中很常见。据近期文献[1]报道，在所有体育运动相关的损伤中，踝关节损伤约占25%。踝关节损伤以韧带损伤为主，Fong等[2]调查指出体育运动中踝关节韧带损伤率约占踝关节总体损伤率的80%。踝关节的损伤不仅会影响运动员的正常比赛及训练，如处理不当还会产生踝关节不稳以及退变性骨关节炎等慢性损伤。踝关节损伤机制的研究一直都为国内外运动医学研究的重点，近年来，随着生物力学新技术的出现，国内外对踝关节着陆伤机制的研究也有了更好的理解。本文就体育运动中踝关节着陆损伤的相关生物力学文献综述如下。 1踝关节容易发生损伤的解剖学基础 踝关节包括胫距、胫腓和距腓三个关节面，主要保证足部背伸、跖屈、翻转、旋转的功能。胫腓骨远端的内踝、外踝共同行成的踝穴，距骨和踝关节内外侧不能完全匹配，这是踝关节容易发生旋转的解剖学基础。在跳起着陆过程中，踝关节逐渐从跖屈位变换到背伸位，在此过程中踝关节面间的接触面积不断增加，而单位面积受力不断减少，在着陆稳定时，距骨内外侧关节面与胫腓骨间的接触面积最大[3]。踝关节的稳定与韧带的关系密切。踝关节外侧有外侧韧带加固，它起自外踝，分三束止于距骨前外侧、外侧和距骨后方，被分别称为距腓前韧带﹑跟腓韧带和距腓后韧带。外侧韧带是踝部最薄弱的韧带，也是着陆过程较易损伤到的结构。踝关节内侧有强大而坚韧的三角韧带加固。三角韧带的解剖结构多而细小，其维持关节生物力学稳定的机制复杂。Boden等[4]认为，踝关节的稳定性主要依赖于内侧结构、外侧结构和下胫腓联合的稳定性，此三个结构中有两个是稳定的，则踝关节稳定。在踝关节处于跖屈或背屈位时，三角韧带对踝关节及小腿的旋转稳定性会起到非常重要的作用。Michelson等[5]认为踝关节处于极度背伸和跖屈位时，踝关节均内翻，而三角韧带可以有效限制距骨外旋而保证踝关节的稳定。 2踝关节损伤的生物力学研究进展 2.1生物建模与三维有限元 采用生物建模来对足部的应力分布进行研究可以为踝关节落地损伤提供足部生理学和病理学方面的证据。建立适当的踝关节生物力学模型成为足部生物力学研究的重点。三维有限元技术可以利用CT或MRI扫描技术获取正常踝关节的各种三维坐标值，然后输入有限元分析软件而建立起踝关节的有限元模型。它不仅可以有效地仿真人体骨骼肌肉系统，还可以推测内部骨组织及软组织的应力分布变化[6]。同传统生物力学的研究相比，三维有限元法还具有费用低、应用广、适应性强的优点。陶凯等[7]运用三维有限元模型量化了不同姿势下的足底压力分布、踝关节内部软组织应力分布以及跳起着陆时足弓的变形对足部生物力学特性的影响。Cheung等[8]运用MRI图像建立了高度解剖学相似的踝部有限元
岩土力学作业形成性考核册标准答案
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岩土力学 作业一 说明：本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教学进度完成。 一、填空题 （每空1分，共计25分） 1．工程上常用的土的密度有湿密度、饱和密度、浮密度和干密度。 2．土是由 固相 、 气相 、和 液相 三部分组成。 3．土体的应力按引起的原因分为 自重应力 和 附加应力 两种。 4．对于天然土，OCR>1时的土是 超固结土 ，OCR=1的土属于 正常固结土 ，而 OCR<1的土是 欠固结土 。 5.土的颗粒分析试验最常用的室内试验方法有 筛析法 和 比重计法 。 6. 土体的变形可分为由正应力引起的 体积变形 和由剪应力引起的 形状变形 。 7.按照土颗粒的大小、粒组颗粒含量把地基土分成碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。 8.根据渗透破坏的机理，渗透破坏的形式主要有流土、管涌、接触流失和接触冲刷。 9.控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。 二、问答题 （每小题5分，共计35分） 1．什么是孔隙比e 、孔隙率n ，二者的关系。 孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比；孔隙率为土中孔隙的体积与土的体积之比；关系为：n=e/(1+e)，或e=n/(1-n) 。 2．固结度指：在某一固结应力作用下，经某一时间t 后，土体发生固结或孔隙水应力消散 的程度。 3. 在压力作用下，饱和土体固结的力学本质是什么？ 在某一压力作用下，饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力不断增加的过程，即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。 4. 土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？这两个系数是怎样定义的？ 答：不均匀系数u C 和曲率系数c C 1060d d C u = ， ()60 102 30d d d C c = 10d ，30d ，60d 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，30%，60%时所 对应的粒径。
某土质滑坡形成机理及稳定性分析 摘要：平原地区发育的滑坡通常规模较小且稳定性较好。崔庄乡周湾村位于河南省南阳市南召县西北部，属丘陵区。据野外调查发现，崔庄乡周湾村绞坡路滑坡为该地区较有代表性的土质滑坡之一。为了充分认识其形成机制和稳定性，论文采用定性分析和定量评价相结合的方法，分析了不同工况下该滑坡的稳定性，对滑坡的发展趋势进行了预测，并提出了防治方案建议。结果显示，该滑坡变形破坏机制为蠕滑-拉裂型，在天然和地震情况下处于基本稳定状态，降雨情况下处于欠稳定状态。建议采用截排水沟+抗滑桩的方式进行防治。 关键词：土质滑坡；形成机理；变形破坏机制；稳定性分析 崔庄乡位于南召县西北部，距南召县城约为6km，滑坡区位于崔庄乡周湾村绞坡路，有乡村公路经过，总体上交通较为便利。据野外调查，发现崔庄乡周湾村绞坡路滑坡为该地区较有代表性的土质滑坡之一。，为了便于分析该地区该类型滑坡灾害的性质，更为有效的防治地质灾害，本文对该滑坡进行了形成机制分析和稳定性评价[1]。论文运用极限平衡法分析了不同工况下该滑坡的稳定性[2-10]，最后对滑坡的发展趋势进行了预测，并提出了防治方案建议。 1滑坡区地质条件 1.1 气象水文条件 崔庄乡位于北亚热带大陆性季风气候区的北缘，夏季高温多雨，冬季干寒。年均气温14.8～13℃，为亚热带向暖温带过渡地带。县境年平均降雨量851.9mm 左右，历年，1小时、1日最大降雨量分别为89.6 m、328.9 mm。 滑坡区水文地质条件简单，地表水主要为降雨条件下，区内冲沟产生的地表径流。地下水主要有松散堆积层孔隙水及基岩裂隙水两大类。 松散堆积层孔隙水赋存于第四系松散堆积层中，接受大气降水及地表水补给，向坡下沟谷及下伏基岩裂隙排泄。松散堆积层中孔隙水具有富水性、透水性差的特点，其含水量较小。基岩裂隙水主要赋存于砂岩裂隙中，接受大气降水的补给，在地势低洼处排泄。但是基岩含有大量泥岩层，故基岩裂隙水的排泄量很小，一般小于0.5L/S。 1.2 地形地貌及地层岩性 工作区地貌类型为丘陵区，滑坡区高程为310～360m，为山地到平原过渡带。冈峦起伏，整体坡度约为17°，丘陵山顶多为圆状，坡积层发育，坡体局部见基
Value Engineering 1关于浅埋煤层覆岩破坏及运动规律的理论研究1.1围岩变形分带理论根据长期实践观测及理论研究，目前较为普遍认知是根据采场围岩的变形和破坏特征，将采空区上覆围岩分为“三带”，即冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。 1.2关键层理论 1.2.1关键层由于回采过程中，煤层上覆岩层受采 动影响发生变形、 离层等现象，我们把在岩体变形、离层、位移中起主要作用的岩层称为关键层。关键层的破坏会很大程度导致上覆岩层产生各种变化，甚至直接垮落。 1.2.2关键层位置的判断第一步强度判断:根据关键层的定义与变形特征，假设第一层为第一关键层，它的控制范围达第n 层，则第n+1层成为第二关键层必然满足：q n+1＜q n （1） 式中：q n+1，q n 分别为计算到第n+1层与n 层时，第一层关键层所受载荷。 第二步破断距判断：按照是式（1）的原则，由下往上逐层判别，直至确定出最上一层可能成为关键层的硬岩层位置，设覆岩共有k 层硬岩层满足式（1）要求。这些硬岩层还必须满足强度条件，即满足下层硬岩层的破断距小于上层硬岩层的破断距，l j ＜l j+1（j=1，2，…，k ）（2） 式中： l j 为第j 层的破断距：k 为由式（1）计算确定的硬岩层层数。若第j 层的硬岩层不满足式（2），则应将第j+1层硬岩层所控制的全部岩层载荷作用到第k 层上，重新计算第k 层硬岩层破断距后再继续判别。 2枣泉煤矿概况及矿压规律研究 2.1地形地貌枣泉煤矿位于灵武矿区之内。矿区位于鄂尔多斯高原西南之一隅，多为低丘台地地貌景观，个别为低山地貌，位于走向呈南北的两山之间，东侧为四耳 山，山势南高北低，主峰杨家窑位于南部，标高+1652.1m ，北部标高+1500m 左右。井田内广布有相对高差为20m 左右的沙丘，由南向北渐低。南部碱水梁标高+1390m ，北部 标高+1330m ； 井田内最高点为+1435m 左右，最低点为+1300m 左右（东部边界处）。地形总体比较简单。 2.2地质构造枣泉煤矿地处鄂尔多斯台缘褶带东侧中段，马家滩台陷中的磁萌断褶带北部。按地质力学观点，本区处于祁吕贺山字型构造的脊柱中段部位，故构造线方向均以南北向或近南北向为主。自北往南，构造趋向复杂，多数褶皱因受后期断层切割破坏，加剧了构造的复杂程度，矿区地质构造主要为褶皱和断层，根据地质勘查结论，矿区内主要断层有3条。 2.3水文地质概况井田内井、泉稀少，水量受降水季 节影响，水质差，矿化度高，矿区内主要沟谷有西天河、 碎石井沟和倒江沟。 2.4岩石工程地质特征井田内基岩褶皱平缓，断裂稀少，节理裂隙不发育，多为块状结构、岩石成岩程度低，极易风化，属半坚硬岩石。基岩之上覆盖着10m 左右的松散风积沙层，随风迁移流动，未胶结成岩，是建筑基础开挖清除层。井田岩石工程地质属第三类二型，即工程地质条件中等的层状岩类型。 2.5煤层顶底板特征各煤层顶底板主要为炭质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩。其中2#煤顶板以2～4m 厚的炭质泥岩为主，次之为砂质泥岩，局部为粉砂岩。底板以厚3m 左右的粉砂岩、砂质泥岩为主，泥岩次之。 2.6首采工作面概况及矿压观测 2.6.1工作面概况枣泉煤矿2#煤层首采110201工作面走向长2950m ，倾向长310.5m ，所采煤层埋深在113~215m ，厚度为7.16～9.28m ，平均8.15m ，倾角5°～30°。首采 —————————————————————— —作者简介：李学军（1972-），男，宁夏中卫人，神华宁夏煤业集团公 司安监局，研究方向为煤矿安全管理。 近浅埋煤层覆岩破坏规律研究 Research of Near Shallow Buried Coal Seam Overburden Destructive Rules 李学军LI Xue-jun （神华宁夏煤业集团安监局，银川751400） （Shenhua Ningxia Coal Industry Group Safety Supervision Bureau ，Yinchuan 751400，China ） 摘要：在国外煤矿开采中，自十九世纪初就开始对采场顶板岩层移动影响直至地表的移动理论进行初步研究。我国从上世纪90 年代起也开始了“浅埋煤层岩层控制研究”，随着岩层控制方面研究的不断深入，产生了关键层理论。关键层理论是采场矿压、岩层移动和地表沉陷研究有机结合的纽带，在学术界和工程应用界得到了广泛的关注，尤其为浅埋煤层研究奠定了坚实的岩层控制理论基础。 Abstract:It has made preliminary study on stope roof strata movement affecting until surface movement theory since early19th century in foreign coal mining,and our country also started the "research of shallow buried coal seam strata control"from the 1990s.With the deepening of studying strata control,the key strata theory is emerged.The key strata theory is the link of the organic combination of research on mining pressure,strata movement and surface subsidence,which has been gotten extensive attention in academia and the engineering application circles,especially laid a solid strata control theory foundation for shallow buried coal seam research. 关键词：浅埋煤层；矿压观测；关键层 Key words:shallow buried coal seam ；mine pressure observation ；key strata 中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）33-0087-02 ·87·
混凝土细观力学研究进展及评述 (1.北京工业大学分部，北京100044；2.中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心，北京100044) 摘要：本文介绍了混凝土细观力学的研究方法，总结了到目前为止在细观层次上对混凝土实验研究和数值模拟的研究成果，详细分析讨论了格构模型、随机骨料模型和随机力学特性模型3种细观力学数值模型的优缺点。目前混凝土细观力学的研究主要集中对细观数值模型的研究，已建立起来的细观数值模型仍待完善，同时尚缺乏系统的各相材料力学特性参数试验测定成果。用细观力学数值模拟取代部分试验任务还要做很多工作。 关键词：混凝土；细观力学；数值模拟；试验研究 中图分类号：TV313 文献标识码：A 1 引言 混凝土是由水、水泥和粗细骨料组成的复合材料。一般从特征尺寸和研究方法的侧重点不同将混凝土内部结构分为三个层次(如图1)：(1)微观层次 (Micro-level)。材料的结构单元尺度在原子、分子量级，即从小于10-7cm～ 10-4cm着眼于水泥水化物的微观结构分析。由晶体结构及分子结构组成，可用电子显微镜观察分析，是材料科学的研究对象；(2)细观层次(Meso-level)。从分子尺度到宏观尺度，其结构单元尺度变化范围在10-4厘米至几厘米，或更大些，着眼于粗细骨料、水泥水化物、孔隙、界面等细观结构，组成多相复合材料，可按各类计算模型进行数值分析。在这个层次上，混凝土被认为是一种由粗骨料、硬化水泥砂浆和它们之间的过渡区(粘结带)组成的三相材料。砂浆中的孔隙很小而量多，且随机分布，水泥砂浆力学性能可以看作细观均质损伤体。相同配合比、相同条件的砂浆试件，通常其力学性能也比较稳定，可以由试验直接测定。由泌水、干缩和温度变化引起粗骨料和水泥砂浆之间产生初始粘结裂缝，而这些细观内部裂隙的发展将直接影响混凝土的宏观力学性能；(3)宏观层次(Macro-level)。特征尺寸大于几厘米，混凝土作为非均质材料存在着一种特征体积，一般认为是相当于3～4倍的最大骨料体积。当小于特征体积时，材料的非均质性质将会十分明显；当大于特征体积时，材料假定为均质。有限元计算结果反映了一定体积内的平均效应，这个特征体积的平均应力和平均应变的关系成为宏观的应力应变关系。 图1 混凝土的层次结构示意 长期以来，人们对混凝土材料和构件宏观力学性能的劣化直至破坏全过程的机理、本构关系、力学模型和计算方法都非常重视，并且用各种理论和方法进行了研究。为了研究其材料组织结构和裂缝的开展以及在单轴、双轴、三轴应力的作
滑坡的形成机理与其安全防护 措施(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0346
滑坡的形成机理与其安全防护措施(新版) 摘要：滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象，它经常会破坏地面工程、环境和造成人员伤亡、经济损失惨重等现状。本文就滑坡的形成因素进行了详细剖析，并提出了一些针对性的安全防护措施。 关键词：滑坡；地震；地质构造；时空分布 0引言 中国是滑坡地质灾害十分严重的国家。据初步调查，全国大约有中型以上灾害点3万处，小型灾害点多达数十万甚至100多万处。1949一2009年的45年间，共发生破坏较灾害6000多次，造成重大损失的严重灾害事件至少有1200次。崩滑流灾害分布十分广泛。在
全国32个省(市、自治区)中．除上海等个别省自治区3外，均受到不同程度的危害。而最近，2009年6月5日下午，重启市武隆县铁矿乡鸡尾山发生重大山体滑坡事件，据2009年6月15日网上最新报道，事故发现9具遗体，另外有63人失踪，2008年9月8日，发生山西襄汾新塔矿业公司的“9?8”特别重大尾矿库溃坝事故，已确认262人遇难，……，所有这些，都无不表明，研究滑坡形成机理及做好其安全防护性的必要性和紧迫性。 1滑坡形成机理 1.1基本条件 产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。例如中国西南地区，特别是西南丘陵山区，最基本的地形地貌特征就是山体众多，山势陡峻，沟谷河流遍布于山体之中，与之相互切割，因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面。广泛存在滑坡发生的基本条件，滑坡灾害相当频繁。 从斜坡的物质组成来看，具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑；坚硬岩石中由
【关键词】生物力学 随着交通事故及工伤事故增多，骨盆骨折发病率逐年增多，目前已占骨折总例数的1%~3%，骨盆骨折病死率在5%~20%左右，致残率高达50%~60%。以往骨盆骨折以保守治疗为主，20 世纪70年代广泛应用骨盆外固定器，80 年代开展了切开复位内固定术治疗不稳定骨盆骨折,近年来骨盆骨折手术治疗方法不断涌现，使稳定骨盆技术取得了突破性进展[1]。本文拟就骨盆环损伤和内固定的生物力学研究进展作一综述，以期对进一步提高骨盆骨折的诊治水平提供力学上的参考。 1 正常骨盆的生物力学及致伤外力研究 骨盆环由各韧带将髋骨与骶骨连接而成, 前环结构是耻骨联合和耻骨支, 对骨盆的稳定作用占40% , 后环结构由骶髂关节、周围韧带、骶棘韧带及骶结节韧带构成, 其稳定作用占60%。骶髂后负重复合体的稳定除骶骨和髂骨外，还依赖于坚强韧带，主要是骶髂韧带，骶结节和骶棘韧带的完整。 骨盆环损伤分为稳定性损伤和不稳定性损伤两类。稳定的骨盆定义为在生理条件下的力作用于骨盆上而无明显的移位；不稳定骨盆的定义为垂直方向的不稳定，即后骶髂复合由于骨和韧带的移位所造成的不稳定。tile[2]认为，作用在骨盆上的暴力分为外旋暴力，内旋暴力和垂直剪切力3种。外旋暴力常由于外力作用于髂后上棘或作用于单髋或双髋上的强力外旋力所造成，并引起“开书型”损伤，即耻骨联合分离。如外力进一步延伸，则可引起骶髂前韧带和骶嵴韧带损伤；内旋暴力或侧方挤压力可由暴力直接作用在髂嵴上而产生半骨盆向内旋转或所谓“桶柄式”骨折，或外力间接通过股骨头作用于骨盆产生同侧损伤；垂直剪力为纵向暴力，可造成骨盆的纵向明显移位和广泛软组织的破坏。外旋力造成的开书型损伤在外旋位是不稳定的，而内旋力或侧方挤压伤所造成的“关书型损伤”在内旋位是不稳定的，但两者在垂直平面上是稳定的。如骶髂后复合同时撕裂，则垂直亦不稳定，这将造成整个骨盆的不稳定。 2 骨盆环损伤治疗的生物力学 目前对不稳定型骨盆环损伤手术复位内固定已逐渐成为治疗原则。letournal根据损伤部位将骨盆损伤分为前环和后环损伤。前环损伤：①单独耻骨联合分离；②闭孔环或相邻耻骨支纵行骨折；③髋臼骨折。后环损伤：①不累及骶髂关节的髂骨骨折；②半月形骨折—骶髂关节骨折错位并累及髂骨或骶骨骨折；③单纯骶髂关节分离；④骶骨骨折。以下将分述前后环各种内固定方法的生物力学研究进展。 不累及骶髂关节的髂骨后部骨折较为常见亦造成骨盆后环不稳。simonian[12]对采用钢板、拉力螺钉及钢板与拉力螺钉联用固定，进行实验研究证明, 不同内固定控制骨折端移位效果明显不同, 拉力螺钉或重建钢板可稳定骨折, 联用可加强稳定。郭晓山[13]等运用“髂骨后柱螺钉”经皮固定髂骨后部骨折，认为此类固定是中心性固定，固定可靠。
第２ １卷第１２期 ２ ０１２年１２月中 国 矿 业 ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖ ｏｌ．２１，Ｎｏ．１２Ｄｅｃ． ２ ０１２巨厚砾岩层工作面覆岩移动规律数值模拟研究 姜海强１， ２，李 猛１，２，吴晓刚１，２，杜 杰１，２，房 萧１，２ （１．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６； ２．煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州２２１００８ ） 摘 要：基于义马矿区千秋煤矿工作面的采矿地质条件， 采用离散元分析软件ＵＤＥＣ，建立了巨厚砾岩工作面覆岩移动的数值模型，模拟研究了上覆巨厚砾岩层的位移变化、塑性区分布和应力分布规律，结果表明： 随着工作面的推进，砾岩层逐渐弯曲变形，接着上覆岩层总体均发生屈服，巨厚砾岩层与下方的岩层离层加大，到达一定距离后工作面左侧的岩层弯曲下沉强烈，岩层底部塑性屈服区域发生破坏，如果继续开采岩层会发生断裂，容易引起冲击矿压危险。 关键词：数值模拟；巨厚砾岩层；覆岩移动规律；冲击矿压危险 中图分类号：ＴＤ３２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－４０５１（２０１２）１２－０１０８－ ０４Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｔｈｅ ｃａｖｉｎｇ ｆａｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒＪＩＡＮＧ Ｈａｉ－ｑｉａｎｇ１， ２，ＬＩ Ｍｅｎｇ１， ２，ＷＵ Ｘｉａｏ－ｇａｎｇ１， ２，ＤＵ Ｊｉｅ１， ２，ＦＡＮＧ Ｘｉａｏ１， ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｍｉｎｅ Ｓａｆｅｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｏｆ Ｑｉａｎｑｉｕ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｉｎ Ｙｉｍａ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｕｉｌｔ ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｏｆ ｔｈｅ ｃａｖｉｎｇ ｆａｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＵＤＥＣ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ：ａｓ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｂｅｎｄｅｄ，ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｙｉｅｌｄｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｓｔｒａｔａ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ａｆｔｅｒ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅ ｓｔｒａｔａ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｏｆ ｃａｖｉｎｇ ｆａｃｅｓｉｎｋ ｉｎｔｅｎｓｅｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ａｒｅａｓ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｌａｙｅｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｉｆ ｔｈｅ ｃａｖｉｎｇ ｆａｃｅ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｔｏ ａｄｖａｎｃｅ，ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒ ｍａｙ ｂｒｅａｋ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ． Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｃｏｎｇｌｏｍｅｒａｔｅ ｌａｙｅｒ；ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ ｓｔｒａｔａ ｍｏｖｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｒｏｃｋ ｂｕｒｓｔ收稿日期：２０１２－０７－ ２７作者简介：姜海强（１９８８－），安徽阜阳人，硕士研究生，主要研究方向为固体充填采煤。 煤层顶板岩层的特性， 特别是巨厚坚硬顶板是诱发煤矿冲击矿压的重要影响因素之一。随着上覆岩层悬顶长度的增大，巨厚顶板岩层中聚积的能量变大，当顶板发生破断和滑移失稳时，巨厚顶板聚积的大量能量瞬间释放，从而诱发顶板型冲击矿压。目前，国内外学者对巨厚砾岩层的研究较少，主要集中在冲击矿压、地表沉陷等方面，鲜有对上覆巨厚砾岩层的运动规律和破坏形式等方面的研究。史红、姜福兴等利用两端嵌固梁力学模型，对厚层坚硬顶板的破断规律进行了分析，根据岩层中的应力场分 布，提出了大厚度坚硬岩层的３种破坏方式的力学判断。王金安等运用弹性基础厚板理论，研究巨厚岩浆岩下煤层不同开采阶段对上覆岩层的影响，以及岩浆岩变形规律与破坏形式。轩大洋、许家林等采用离散元计算方法，研究了巨厚火成岩下开采时的采动应力演化规律， 从采动应力影响范围的角度，解释了煤与瓦斯突出灾害的原因。 本文结合义马矿区千秋煤矿２１１４１实际工程地质条件，利用ＵＤＥＣ数值模拟软件， 建立了采动影响下覆岩运动变化的数值模型，得到了覆岩的位移变化、塑性区分布和应力分布规律。１ 采矿地质条件 千秋煤矿２１１４１工作面位于矿井西部二水平