分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 对于山区公路工程，就地利用土石材料填筑路堤可显著节约运输成本、提高资源利用率。然而，土石混合填料在工程应用中常面临以下问题：（1）施工采挖的岩体粒径普遍较大，路基填料粒径大小不一，土石混合料处于“密实-悬浮结构”状态，常规方法难以将其充分压实；（2）路基规范中的环刀法、灌砂法等压实度检测法适用于细粒土，而土石混填路基为非均质填料，在粒度组成、粒径大小，含水率，孔隙分布，压实特性等方面与细粒土存在较大差别，常规压实质量检测方法与评价标准无法准确表征土石混填路基的压实质量。针对上述问题，本研究研发了一套土石混填路基智能压实系统，该系统包含硬件组成与软件控制。硬件主要包括高精度定位系统、压实度传感器、智能压实导航平台；软件主要包括振动压路机智能控制系统、数据处理中心。围绕新型智能压实设备，利用现场试验开展土石混填路基智能压实施工工艺研究。基于智能压实平台，实时获取压路机技术参数、卫星地面基准站参数、工程信息、施工工艺标准等。通过监控压实工艺参数，实现压实程度、压实稳定性和压实均匀性三者控制，总结形成一整套土石混填智能压实施工工艺。基于智能压实的土石混填路基填筑质量检测与评价标准研究，确定路基智能压实目标值标准，通过现场调查和试验，研究路基智能压实检测值与常规压实检测值相关性的校验方法，建立线性回归模型。本研究成果综合机械工程、测量学、电子信息与土木工程学科，通过智能压实系统的研制与应用，实现了土石混填路基压实党的高质量、信息化施工。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 对于岩溶区、采空区上的路基工程，下伏空洞的不当处治极易引发沉陷等病害。注浆加固是处治岩溶空洞的常见手段之一。典型注浆工艺为钻孔-封孔-注浆，受地貌、地层、构造、封孔、注浆压力等因素的影响，冒浆、串浆等是注浆施工过程中经常遇到的问题，工程现场普遍存在“盲注盲评”的现象，进而导致充填效果不理想、材料浪费、环境污染等。注浆加固的核心问题是判断浆液的分布走向，以及对充填效果将进行精准评价。针对上述问题，本研究研发新型导电性浆液材料，在满足流动性、初凝时间、析水性等常规指标基础上，该材料电阻率与石灰岩有显著差异，利用浆液的自身导电特性，结合高密度电法，实现对注浆施工的精准跟踪监测，可有效预防串浆冒浆。利用GIN法注浆控制工艺，基于地质条件确定GIN值（Grouting Intensity Number，注浆强度值）标准，通过P-V曲线、F/P-V曲线对注浆过程进行实时监控，实现注浆全过程的可视化控制。结合高密度电法和瞬态瑞雷波法，对注浆加固效果进行快速检测，量化评价注浆范围和加固程度。该研究成果的应用有助于提升路基隐蔽病害的处治理论与方法，填补了国内外的相关技术空白，对我国道路施工新技术和设计理论的发展，以及施工技术进步有重要的理论意义和工程实践价值。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 在国家新基建和智能建造背景下，路基智能压实技术的发展方兴未艾，然而传统压实度表征指标较低的相关性和可靠性阻碍了智能压实技术的推广与应用。为解决上述核心难题，本研究聚焦路基动力响应机制与压实特性，系统开展路基填料动力学行为、多尺度结构演化机制与智能控制方法研究。首先，基于动三轴试验研究不同工况和应力路径下路基填料的宏观动力响应特性，建立适用于智能压实分析的动本构模型。其次，利用离散元模拟与CT三维重构技术，揭示振动荷载下土颗粒间接触网络演化、颗粒重排、孔隙闭合与局部应力传递路径变化等微观压密机制，建立振动轮加速度特征与路基材料动态模量之间的关系，提出基于实测多维加速度信号反演压实状态的动态模量表征模型。随后，通过开展足尺模型试验，系统研究不同压实能级、不同孔隙率条件下路基材料的动态模量变化特征，建立“孔隙率—动态模量—振动响应”耦联机制模型，提出基于动力参数的全新压实质量评价体系。此外，基于深度学习算法构建人工神经网络模型，结合施工碾压路径、振动参数、土体特性与传感器信号，实现压实质量的高精度预测与施工参数的自适应优化调控，搭建集数据采集、智能识别、反馈控制于一体的路基智能压实控制系统。研究成果将显著提升路基压实质量控制的科学性、实时性与智能化水平，为智能建造技术在交通土建工程领域的深度融合提供关键理论支撑与技术路径。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 基于Biot理论，建立了轨道–路基–多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型，提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法，分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明：水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内，而是会导致整个路基和地基断面的振动增强；并且这种全断面的振动放大效应随着列车速度的提高而增强；水位抬升至路基内部时，路基中高会出现显著的超静孔压，最大值达到27.52kPa，导致有效应力大幅下降，路基土单元的应力路径向破坏线靠近；当水位位于地基内部时，路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小，线路沉降主要来自于地基；当水位抬升至路基内部时，路基累积变形随加载次数的增加发展迅速，100万次加载后变形为约54mm，远超容许值，说明路基防水对“失效”的长期演化过程具有制约作用；此外，本文还探讨了累积变形受列车速度和列车轴重的影响，随着列车轴重的增加而显著增强，并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈，在设计时需要严格关注。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： Grouting serves as an effective method for mitigating geotechnical disasters in subsea tunnels. However, current theories and designs, primarily based on terrestrial tunnel contexts, seldom address the long-term effects of seawater ion erosion on reinforcement. An improved sand permeation grouting simulation test system was employed to examine the mechanical property evolution of sand layer grouting reinforcement under seawater erosion, utilizing various grout types. The mechanical properties of grouting reinforcement, under varying curing conditions, were analyzed using uniaxial compression test, permeability test, and scanning electron microscope (SEM) test. Test results indicate that seawater curing conditions initially enhance the strength and impermeability of grouting reinforcement; however, prolonged curing diminishes these mechanical benefits. The onset of this process occurs significantly sooner in cement-sodium silicate grout (28d to 56d) compared to cement grout (56d to 90d). For cement grouting reinforcement, the deformation modulus increases over time, albeit at a decreasing rate. The deformation modulus of cement-sodium silicate grouting reinforcement follows an increase-decrease-increase pattern, correlating with the volume ratio over time. The decline in mechanical properties of grouting reinforcement during the test's mid to late stages under seawater conditions results from the interplay between erosive ions, which inhibit mechanical growth and accelerate deterioration.
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： In China, annual generation of building-related construction and demolition waste (brCDW) exceeds 2 billion tons, with a recycling rate of less than 40%, significantly lower than the European average. The majority of unrecycled brCDW is either landfilled or stockpiled in suburban areas, leading to severe environmental pollution and resource wastage. Therefore, developing high-value utilization strategies is crucial to improving the overall recycling rate of brCDW. To address the aforementioned issues, this study developed a novel approach by synthesizing a brCDW-derived geopolymer to stabilize high liquid limit subgrade soil. The unconfined compressive strength (UCS) test, shear strength test, resilient modulus test, and permanent strain test were conducted to investigate the effects of brCDW-derived geopolymer dosage, curing time, stress state, and moisture condition on the engineering properties of geopolymer stabilized soil. Mechanistic-empirical models were employed to accurately estimate the stress-dependent resilient modulus and permanent strain of geopolymer stabilized soil at any given stress state. In addition, the Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) test were performed to investigate the strengthening mechanism of brCDW-derived geopolymer stabilization of subgrade soil. Finally, the sustainability of brCDW-derived geopolymer stabilization approach was assessed in terms of material production cost, carbon dioxide emission, and energy consumption. These test results demonstrated that increasing the geopolymer dosage effectively improved the UCS, shear strength and resilient modulus of stabilized soil and reduced the permanent strain of stabilized soil. The addition of 8% and 12% geopolymer showed significant improvement on the soil strength, while 4% geopolymer had negligible impact on the soil strength. The UCS test results indicated that 8% geopolymer provided the most economical improvement on the stabilized soil. Increasing the brCDW-derived geopolymer dosage effectively improved the resilient modulus of stabilized soil, but did not affect the stress-dependent behavior of stabilized soil. Increasing confining pressure or decreasing deviatoric shear stress still resulted in a higher resilient modulus for geopolymer stabilized soil. The resilient modulus of the geopolymer stabilized soil was sensitive to moisture condition. When the moisture content increased from optimum moisture content (OMC) to 1.15 OMC, the resilient moduli of geopolymer stabilized soil reduced approximately by 20%. Increasing the brCDW-derived geopolymer dosage reduced the accumulated permanent strain of stabilized soil. A mechanistic-empirical rutting model was used to predict the permanent strain of geopolymer stabilized soil at any given stress state. The high liquid limit soil stabilized by 8% geopolymer had sufficient resistance to permanent deformation. But when the moisture condition reached 1.15 OMC, the 8% geopolymer might not provide the stabilized soil an adequate resistance to permanent deformation. The SEM test results indicated that the porosity of stabilized soil was significantly decreased when the geopolymer dosage increased to 8%. The EDS test results demonstrated that the predominant gel types generated from the geopolymer stabilization might be Calcium-Aluminum-Silicate-Hydrate (C-A-S-H), Calcium-Silicate-Hydrate (C-S-H), and Calcium-Aluminate-Hydrate (C-A-H) gels. There was also a small amount of Sodium-Alumino-Silicate-Hydrate (N-A-S-H) gel detected in the geopolymer stabilized soil. Compared to the traditional soil stabilizers (e.g., conventional Portland cement and quick lime), the production of brCDW-derived geopolymer saved material cost by 31-36%, carbon dioxide emission by 44-55%, and energy consumption by 48-49%. In general, the utilization of brCDW-derived geopolymer was a sustainable approach for soil stabilization.
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： Grouting is a common technical measure to improve the mechanical properties of broken rock mass and ensure the stability of underground excavation. The strength characteristics of reinforced broken rock mass are important parameters in geotechnical engineering design. However, due to the complex structure of broken rock mass, the strength characteristics of reinforced broken rock mass are influenced by various factors, making quantitative studies of its strength extremely complex. To establish a reasonable approach for predicting the compressive strength of reinforced broken rock mass, this paper examines how various properties of broken rock mass (i.e., strength, volumetric block proportion, degree of fragmentation, shape, and angle) and the characteristics of cement stone body (i.e., cement stone body strength and interface strength) influence the reinforcement strength, and quantifies these effects. It reveals the mechanisms by which these factors influence the reinforcement strength. Considering factors such as rock shape, orientation, and intrinsic angle, a dimensionless quantitative method to describe rock structure is proposed. On this basis, a prediction model for the compressive strength of reinforced broken rock mass is established by comprehensively considering the properties of both the broken rock mass and the grout stone body. The prediction equation is validated using data from the literature, confirming the accuracy of the prediction model. The research findings provide a valuable reference for refining the reinforcement theory of broken rock mass.
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 针对传统线性非平稳随机场模型在处理填方边坡土体参数非线性变化时的局限性，本文提出了一种将分段线性函数作为趋势函数的非平稳随机场模型，详细阐述了该改进模型的系数计算方法、离散化步骤及结构化计算流程，并通过黄土填方边坡算例的对比分析，验证了改进模型的有效性与适用性。此外，由于非平稳随机场模型不同离散组合的模拟精度和计算效率存在差异，因此本文分析了不同离散组合对模拟效果的影响。结果表明：分段线性非平稳随机场模型相比传统线性模型，表现出了较强的适应性和更高的拟合精度。在不同填方边坡土体的埋深处，分段线性非平稳随机场模型模拟得到的土性参数的均值与标准差均显著优于线性非平稳随机场模型，更贴近理论值；模拟精度方面：离散组合1>离散组合2>离散组合3；计算效率方面：离散组合1<离散组合2≈离散组合3。在离散非平稳随机场时，需选择合适的离散方法提高模拟精度和计算效率。基于上述研究，本文建议选择离散组合2可以兼顾模拟精度和计算效率的最佳平衡，离散组合1可以确保模型的高度自适应和精确性。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 框架预应力锚杆体系在边坡工程中应用广泛，多级边坡稳定性是工程施工安全的核心要素。开展多级边坡稳定性影响因素敏感性及位移的相关性研究，对支护体系优化设计具有重要的理论价值和实际意义。本文以一实际工程案例为背景，使用灰色关联分析法进行研究，通过计算灰色关联度，对各因素的敏感性进行排序、总结、分析。最后结合单因素分析法，探究稳定性与位移之间的相关性，并得到了一定范围内的稳定性系数与位移的关系曲线。结果表明，框架预应力锚杆加固多级边坡稳定性最敏感的四种影响因素是内摩擦角、重度、锚固段长度、边坡坡角。此外，粘聚力、锚杆倾角、框架梁截面边长、框架梁竖向间距、框架梁水平间距、自由段轴向刚度及摩阻力对稳定性也有一定的影响，而平台宽度、自由段增加减小值、锚固段直径对框架预应力锚杆加固多级边坡稳定性的影响相对于其他因素要偏小一些。进一步分析发现，随着边坡稳定性系数的增大，边坡最大位移随之减小，两者呈现负相关的关系。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 在喜马拉雅东构造结地区，流域性地质灾害频发多发，造成了重大人员伤亡和基础设施损毁。本研究建立了一种从区域尺度到单个灾害点的系统研究方法，包括地质灾害数据库的构建、灾害链模式的判别、动力学与堰塞坝溃决分析以及风险评估。取得了以下主要成果：（1）在雅鲁藏布江下游共识别出175处高风险堵江灾害点，流域性灾害发育。综合考虑灾害点地貌特征、历史灾害事件、滑坡分区及物质组成，提出了五种典型成灾模式。并利用InSAR数据对典型灾害点开展了风险区识别与评估。（2）对2021年色东普沟大规模冰岩崩灾害链事件进行了反演分析，通过地震动信号记录对模型与参数进行校正。结果显示，该事件持续约300秒，最大运动速度约77.2 m/s，流动厚度小于100 m。通过动力学过程与力学特征的分析，更好地理解灾害链的运动阶段及其相态转化过程。（3）流域性灾害往往导致堵江，进而形成堰塞湖。例如易贡滑坡形成的洪峰流量高达12.4×10⁴ m³/s，相当于易贡藏布季节性洪水流量的36倍，其溃坝洪水对下游工程建设构成严重威胁。本研究为灾害模式识别与多阶段灾害链动特征分析提供认识，也为东构造结高山峡谷区灾害调查与整体风险评估提供了研究方法和技术支撑。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 波纹钢板结构自重轻，力学性能好，为探明波纹钢拱架作为隧道初支结构的稳定承载性能，本研究基于缩尺模型试验，实现了波纹钢拱架结构屈曲变形趋势和临界荷载的分析，重点讨论了波纹形状分布和侧压力的影响，揭示了波纹钢拱架在加载时的屈曲变形过程以及最终的失稳形态。首先，对比分析波纹钢拱壳和平钢板拱壳的变形情况、屈曲形态以及稳定承载能力，讨论了波纹对拱壳承载力的提升机理。其次，将砂土介质去除以模拟结构侧压力系数为0的情况，在波纹钢拱架施加荷载直至结构屈曲，研究了波纹钢拱架结构的最终屈曲形态以及其稳定承载能力。最后，通过对比存在砂土介质和去除砂土介质加载时波纹钢拱架的屈曲变形差别，探明了侧压力对波纹钢拱架屈曲影响的机理。数据研究表明：波纹钢拱架临界荷载达7000 kN，较平钢板拱架（580 kN）提升逾10倍；直接竖向加载时，临界荷载为5110 kN，失稳时拱顶沉降63 cm，拱腰波谷断面鼓出，横断面呈椭圆形；临界荷载下波纹钢拱架屈曲主位仍集中于拱腰-拱顶区域，且侧压力通过抑制径向变形显著降低整体位移。此外，应变结果揭示了波纹钢拱架纵断面方向应变与屈曲过程同步演化，横断面径向应变峰值集中于拱顶及拱腰，波峰断面应变分布呈对称性。所研究成果可为大跨度隧道波纹钢拱架的设计优化、施工阶段稳定性控制及围岩协同作用分析提供理论依据与技术支撑。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 利用玄武岩的原位矿化反应封存CO2是缓解温室效应的有效手段。已有的研究表明：玄武岩在矿化反应吸收CO2的同时，自身微观结构也会发生变化。玄武岩微观结构不仅会对其宏观性能产生影响，同时会影响其吸收CO2速率。因此探究矿化反应是如何影响玄武岩微观结构以及如何定量表示其微观结构的改变有助于提升固碳工程的效益。本文选取海南岛北部玄武岩样品制成10mm×10mm×5mm块状，进行室内试验模拟60℃和75℃常压条件下玄武岩的矿化反应，配合光学显微镜以及X射线衍射(XRD)记录玄武岩在反应过程中的微观结构变化情况，根据实验结果分析玄武岩微观结构变化规律。反应过程中，玄武岩孔隙率呈现先上升后下降的变化，孔隙大小总体变小且孔隙分布向样品边缘集中，75℃条件下反应15天后，孔隙率由10.739%变为8.857%，总体孔隙变化率为0.357%/天。60℃条件下样品孔隙率由10.552%变为11.544%，总体孔隙率变化率为0.133%/天。实验结束后，玄武岩中的辉石含量降低，同时产生了高岭土，菱镁矿等新矿物。75℃条件下反应的样品，其微观结构改变程度明显大于60℃条件下反应的样品，且75℃条件下孔隙率变化速率更快。实验结果表明，矿化作用反应速率和反应程度都会影响玄武岩微观结构的改变情况：矿化反应速率越快，玄武岩微观结构变化越剧烈；矿化反应进行程度越高，玄武岩微观结构变化越大。随着反应进行，会伴随更稳定矿物形成。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 以深井热湿环境下矿用空冷器气侧粉尘沉积行为为研究对象，首先建立热湿环境下矿用空冷器气侧粉尘沉积模拟实验平台；其次，采用实验方法研究在热湿环境下，不同大小粉尘颗粒在空冷器气侧壁面沉积行为。研究结果表明，热湿环境下，粉尘颗粒更容易在前列沉积，随着平均粒径的增大，壁面的污垢层越厚，且沉积形态呈泥状；气侧粉尘沉积质量与进风含尘平均初始粒径的大小呈正比，与相对湿度呈反比，且粒径小于40μm的颗粒更容易沉积。该研究对于深井热湿环境下空冷器气侧的结垢产生机制以及采取合理的防、除垢措施，保障良好的矿井降温效果和安全生产具有理论指导意义。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 为了精准复现交通荷载作用下公路路基三维应力状态与服役性能演化过程，研制了一种考虑应力主轴旋转的公路路基服役性能试验系统。路基服役性能试验系统主要是以加载系统为核心、全数字伺服控制系统及数据采集系统等辅助模块组成。根据交通荷载作用下路基土单元全应力分量（三个正应力、三个切应力）的时程特征，设计了以4个动态作动器及3个静态作动器为核心的加载系统，通过静动协同加载来实现不同层位路基土单元的应力主轴旋转效应。基于交通荷载作用下公路路基动力响应理论模型，结合加载系统的机械结构与空间特征，建立了公路路基三维动应力复现理论，并提出了由“应力谱”到“加载谱”的转化方法。基于该试验系统，开展了汽车荷载作用下公路路基内部三维应力状态验证试验。结果表明，各静动伺服作动器的实际输出荷载偏差低于1%，表明研制的路基服役性能试验系统能够精准复现交通荷载作用下路基内部的三维应力状态；路基内部的竖向动应力沿深度方向逐渐衰减，土单元所经历的应力路径呈近似“心形”，并且各动应力分量时程曲线与竖向动应力衰减规律均与理论计算结果有较高的吻合度。虽然该试验系统的加载装置在加载过程中位置不变，但是依然可以通过“七缸联动、协调加载”的方式复现交通荷载“远-近-远”移动过程中路基工作区不同深度土单元的动力响应。因此，本文研制的路基服役性能试验系统为开展真实应力条件下公路路基服役性能演化规律研究提供了新思路、新方法和新技术。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 我国南方大部分地区气候湿热，高液限黏土作为路基填料具有较低的承载力和抗剪强度，在施工过程中往往需要进行加固补强，其中土工格栅加筋技术是一种常见的路基物理加固方法。为准确表征土工格栅加筋高液限黏土的回弹变形和永久变形特性，本文建立了一个考虑筋土相对位移、土工格栅侧向约束以及压实过程影响的土工格栅加筋高液限黏土回弹模量与永久变形预估模型，量化了土工格栅横向约束对土体回弹模量与永久变形的影响；开展了不同类型格栅、加筋方式、围压水平和偏应力水平等条件下土工格栅加筋路基土回弹模量和永久变形试验研究，分析了各影响因素对加筋路基土变形特性的影响。试验结果表明，土工格栅加筋增加了土体的粘聚力和内摩擦角，其中双层加筋效果优于单层加筋，双向格栅加筋效果优于三向格栅，且格栅加筋效果与其张拉强度正相关。土工格栅加筋提升了土体的回弹模量，其回弹模量提升率随着偏应力水平的增加而降低。土工格栅加筋降低了土体在循环荷载作用下的永久变形，其永久变形降低率随着偏应力增加而增加，围压增加而降低。通过试验验证了新建立的基于额外等效应力的土工格栅加筋路基土回弹模量与永久变形模型预估精度，新模型能准确预测不同类型格栅和加筋方式条件下路基土在不同应力水平和荷载作用次数时的回弹模量和永久变形，可为土工格栅加筋路基设计和工程实践提供有益参考。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 如何合理估算盾构隧道的地震响应，一直是业界和学界关注的研究热点。相较于横断面地震响应，盾构隧道的纵向地震响应更为复杂。将盾构隧道视为Winkler地基上的Timoshenko梁，考虑轴力影响，包括残余轴力和纵向地震附加轴力，提出纵向与横向地层位移共同作用的理论计算模型，并通过有限差分方法求解盾构隧道纵向地震响应。依托常规6.2m级错缝拼装的盾构隧道进行算例验证，考虑轴力影响使得盾构隧道整体刚度得以提高，内力与变形响应均有所减小；若不考虑轴力影响，则可退化为传统计算方法。进一步地，通过参数敏感性分析探讨了隧道残余轴力、地基反力系数、地震波入射角及波长对盾构隧道纵向地震响应的影响规律。结果表明：残余轴力越大，等效梁整体刚度提升越大，盾构隧道地震响应越小；且入射角小于45°时，残余轴力对隧道地震响应的影响更加显著。地基反力系数越大，隧道整体挠度和环间局部非连续变形均越大；波长在20m~100m范围内的地震波更容易导致隧道环缝间发生较大的张开和错台。以上研究成果可为盾构隧道纵向抗震设计提供理论支撑。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 盾构-地层相互作用一直是学界和业界关注的研究热点。对于主动铰接型盾构，主动铰接装置的存在对盾构-地层相互作用影响不容忽视。鉴于此，提出考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型，并基于时间增量过程实现模型求解。在此基础上，依托福州滨海快线滨中区间进行算例验证，并进一步探讨主动铰接对盾构栽头现象、盾壳土压力及油缸推进合力矩的影响规律。主要结论如下：1）考虑主动铰接的计算模型及其求解方法，能更为准确地反映连续掘进过程中的盾构-地层相互作用；2）俯仰铰接角的增大对于盾构栽头现象有明显改善作用；3）地层基床系数较小时，铰接角同盾壳土压力合力矩近似线性相关，随着基床系数不断增大，两者逐渐向非线性转变；上软下硬地层中，不同俯仰铰接方向产生的土压力合力矩存在一定差异，且随铰接程度增大愈加明显；4）小角度纠偏范围内，赋予盾构一定铰接角，可有效减少推进油缸所需力矩，从而实现姿态高效控制。以上研究成果可为后续盾构轴线偏差计算及姿态控制策略提供理论支撑。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 在全球气候变暖背景下，中低纬度冻土区退化显著加剧，导致热喀斯特地貌（如溯源热融滑塌，RTS）广泛发育。这些主要由富冰冻土融化形成的地貌，已被证实对地形、水文及生态系统动态变化具有显著影响。然而，中低纬度冻土区RTS的分布与发育时空规律仍缺乏系统研究。本研究基于多时相PlanetScope影像、Google Earth历史影像及2014–2023年Sentinel-1干涉合成孔径雷达（InSAR）数据，对祁连山西段河深岭地区RTS的时空动态进行了系统分析。结果表明：研究区共识别出20处RTS，平均面积为3.7ha，集中分布于海拔3455–3651m、坡度7–23°的斜坡带。RTS的变形速率介于-54–27 mm/y之间，通过对地表形变的分析，将其划分为发展期、稳定期和成熟期三个发展阶段，发展期RTS表现为加速的滑塌溯源发展和碎屑舌部扩张，部分滑塌体扩张幅度可达35%。高温和降水作为促进RTS在干旱高寒山地环境中加速发育的潜在因素，其活动性可能会随着气候的持续变化而增强。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 人工制冷降温技术是目前深井热害治理的最有效的方法之一。目前降温方法以全空气型降温为主导，暴露出降温效果“近冷远热”、能耗巨大等诸多问题，与国家绿色矿山发展战略相悖离。装配式对流-辐射制冷系统是一种集支护-降温为一体的局部降温装置，可安装在工作面需冷区域，营造局部舒适热环境。为了研究装配式对流-辐射制冷系统的降温效果，采用理论分析及CFD模拟方法，得到系统供冷量的数学模型；分析系统降温机理，优化运行工况；以张双楼矿7119工作面为例对系统的降温效果展开了评价。结果表明：(1)装配式高温矿井对流-辐射降温系统与侧帮支护系统结合，可实现巷道开采、支护与环境改善同步进行，提高生产效率与环境舒适度。(2)装配式高温矿井对流-辐射降温系统最优运行工况为：冷媒流速为0.2 m/s，入口风速为0.6 m/s，出风口高度设定为60 mm，系统供冷量为269 W。(3)装配式高温矿井对流-辐射降温系统的降温效果（满足舒适需求）相较巷道全空气型降温方法提高了31%，可满足采深2000m以内采场的适应性工人舒适环境需求，系统能够最大程度保证矿工的热安全。与此同时，可根据现场的降温需求，调整设备安装间距，进行局部环境控制，极大程度节约降温能耗。该研究可用于指导矿井采场的局部环控、智能少人工作面高效精准降温、矿工职业健康保障，充分的响应了国家绿色矿山发展战略、助力国家双碳目标的实现。
分类： 矿山工程技术 >> 矿山地质学 提交时间： 2025-07-17
摘要： 以煤矸石路基填料为研究对象，探究自然降雨作用下路基填料中重金属污染物的释放-迁移- 抑制特性。通过室内试验确定了煤矸石填料的基本性能、煤矸石填料中重金属污染物种类和在自然降雨中重金属污染物的释放-迁移特性；基于多孔介质溶质迁移理论，建立了煤矸石路基填料污染物扩散数值模型，以预测污染物在长期降雨作用下对水土环境的影响；根据地聚物在不同掺量（质量分数）与不同养护龄期下对煤矸石填料中污染物的固化效果，探究地聚物对重金属污染物螯合作用的有效性，并与传统水泥的固化效果进行比较，综合评价了地聚物对煤矸石路基填料的抑制特性。煤矸石中的 Pb、As重金属元素浸出浓度（质量浓度）均超出环境限值，分别是《地下水质量标准》中规定的Ⅲ类地下水限值的 9.1倍和 9.8倍；在降雨前期，煤矸石填料中各重金属污染物释放速率大且淋出量大；随后，释放速率缓慢减小直至稳定，累积释放量持续增大；随时间推移，重金属污染物向路基底部迁移；在掺入地聚物后，各重金属浸出浓度均低于环境标准限值。煤矸石路基填料中的重金属污染物对环境的影响具有持续性和长期性特点；随着地聚物掺量及养护龄期的增加，浸出液中重金属浓度（质量浓度）下降，直至远低于Ⅲ类水限值。地聚物的固化效果比水泥的更好，且在地聚物掺量为8%，养护龄期为14 d时，地聚物对污染物螯合效果为最佳。
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