郑超
- 作品数：10 被引量：148H指数：7
- 供职机构：东北大学资源与土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学理学更多>>
- 巷道围岩渗流场和应力场各向异性特征分析及应用被引量：16
- 2012年
- 依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量(Sha-peMetriX3D)系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论计算岩体的渗透张量和弹性张量,研究了岩体力学参数各向异性和尺度效应;最后,建立了平面应变情况下的巷道围岩各向异性渗流力学模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,计算得到了可以考虑节理分布特征的巷道围岩应力场和渗流场,并讨论了岩体力学性质主方向对围岩应力场、渗流场及损伤区的影响。研究表明,岩体的各向异性对数值模拟结果影响显著,等效连续介质的各向异性模型能考虑岩体结构面的影响,更符合工程实际。
- 杨天鸿师文豪于庆磊李海洲郑超夏冬
- 关键词：巷道围岩渗流场应力场各向异性裂隙岩体
- 大孤山铁矿边坡岩体结构数字识别及力学参数研究被引量：14
- 2011年
- 针对目前岩体结构面信息获取主要以人工现场接触测量为主,劳动强度大、效率低下的现状,借助于先进的ShapeMetrix 3D三维数字摄影测量系统,对大孤山铁矿边坡岩体结构面进行摄影测量,对获取到的结构面进行分组、分析,得到结构面各种几何信息的详细数据,并对其进行数理统计计算、分析,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型。采用蒙特卡洛方法编制的程序和根据数字摄影测量系统得到的统计数据,模拟岩体内部结构面三维分布情况。在此基础之上,采用修正广义Hoek-Brown准则,估计节理化岩体强度,得到岩体强度指标。根据已获得的结构面三维分布情况和岩体强度指标综合评价了大孤山铁矿边坡岩体稳定性。
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- 关键词：结构面数字摄影测量蒙特卡洛法
- 基于微震监测的矿山开挖扰动岩体稳定性评价被引量：17
- 2012年
- 基于已有的微震监测资料,借助有限元数值模拟手段,分析深部矿山开挖条件下围岩裂隙损伤演化机制,同时探寻微震监测数据与应力场变量之间对应关系。研究结果表明:微震监测系统可以有效的识别围岩微破裂孕育机制并圈定岩体潜在失稳区域;结合数值模拟与微震监测结果发现3363号矿房围岩出现潜在失稳主要是由于矿房上覆岩层内部存在高水压含水层,在高水压力和开采扰动作用下,含水层与采空区之间形成条形的应力集中带,诱发微破裂的萌生、扩展和贯通,最终产生潜在失稳区;微震监测数据(累积事件数、累积能量、累积应力降)与应力场变量存在很好的对应关系,根据微震监测数据的时空分布规律可以对高应力区域的转移进行描述,并验证定量分析不同区域的应力状态的可能。研究结果为揭示复杂地质条件下深部矿山开挖岩体失稳机制及微震活动规律提供依据,指导矿山现场短期或者长期开采工艺的选择。
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- 关键词：开挖扰动应力状态微震监测震源参数
- 不同侧压系数下各向异性巷道围岩破坏模式研究被引量：7
- 2012年
- 针对各向异性初始应力状态（不同的侧压力系数下）的岩体巷道开挖问题,利用复合材料的Hoffman强度准则考察各向异性对巷道周围应力、位移和塑性破坏区的影响.结果表明：巷道围岩的最大主应力与侧压系数无关,当θ=30°~60°时为最大,θ=0°,90°时为最小.随θ的增加,巷道围岩的水平位移增加,垂直位移减小.在各向异性岩体中强度较大的方向与最大应力方向一致时,破坏发生在此方向,塑性破坏区的范围为最大.
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- 关键词：各向异性侧压系数巷道数值模拟
- 基于微震监测的矿山岩体强度动态标定方法研究被引量：7
- 2013年
- 针对矿山岩体强度参数具有随空间和时间动态变化的特点,以石人沟铁矿为例,对地下岩体破坏过程中产生的微震信号进行处理、分析,获得微震监测数据的3个参数(事件数量、能量、事件间距离),结合应力场数值计算结果,分析地下岩体失稳破坏过程的微震数据和应力场演化规律,得到微震数据变量和应力变量之间的对应关系。然后对岩体强度参数进行综合反演,提出基于微震数据和应力场数据的岩体强度参数动态标定方法,并获得地下围岩稳定性的安全储备系数。研究结果表明:微震监测数据结合应力场分析能很好地实现矿山岩体强度参数动态标定,为矿山岩体稳定性动态评价提供有效的量化分析手段。
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- 关键词：微震监测岩体稳定性微破裂
- 基于细观结构表征的岩石破裂热-力耦合模型及应用被引量：26
- 2012年
- 岩石热破裂的研究只有考虑各种矿物组分造成的岩石的非均匀性,才能更客观地反映岩石热破裂的本质。利用数字图像处理技术数字化表征岩石内部矿物颗粒的几何形态,充分考虑岩石真实的细观结构,结合细观损伤力学和热弹性理论,建立能更客观的分析岩石热-力耦合作用下破裂过程的数值模型。以花岗岩为例,运用数值模型研究花岗岩在温度和压缩荷载共同作用下的力学行为和破裂过程。研究结果表明,温度对岩石的力学性质和破裂演化过程影响显著,热破裂裂纹多发生在矿物颗粒边界处,并沿颗粒边界扩展,局部会形成闭合多边形,其热破裂演化过程与试验结果基本相符,从而验证了数值模型的合理性和有效性,该数值模型为细观尺度定量研究岩石热破裂提供一种新的方法。
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- 关键词：岩石力学数字图像细观结构热破裂花岗岩
- 基于真实细观结构的准脆性材料三维建模及应用初探被引量：7
- 2010年
- 采用连续切片的方法获取准脆性材料的表面图像,利用数字图像处理技术检测材料的细观结构并进行矢量化。通过一种简单的变换,将每一切片矢量化的细观结构转换成单层的三维结构,然后将这些切片连续的细观结构逐层叠加,形成整个试件的三维真实细观结构,并针对准脆性材料图像的特点,编制了能够批量处理数字图像并进行细观结构矢量化的程序,建立了与有限元三维网格模型之间的数据接口,模型数据可直接导入岩石三维破裂过程分析RFPA3D系统中,研究真实细观结构对准脆性材料破坏力学行为的影响。以颗粒材料为例,分析了在单轴受压情况下的三维空间裂纹的产生及扩展过程,计算结果显示颗粒分布与界面显著影响材料的破裂模式。
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- 关键词：准脆性材料三维建模数字图像
- 基于采动应力场与微震活动性的岩体稳定性分析被引量：27
- 2013年
- 为了研究采矿活动中的应力场、微震活动规律与围岩稳定性之间的关系,依托石人沟铁矿工程实例,详细分析该矿15号勘探线附近区域地下空区形成及露天坑内排过程中围岩体内部微破裂的产生、聚集及演化规律。利用有限元软件ANSYS建立力学模型,模拟不同采矿活动中的应力场分布。然后通过对比同一时期应力场与微震事件分布状态揭示应力场与微震活动性之间的关系:应力状态的改变会诱发岩体内部微破裂(微震活动性)的产生,应力集中会引起微震事件的区域性聚集。结合现场岩体地质状况,发现高能量微震事件大量聚集的区域岩体破坏程度较周围区域更为严重,说明微震事件所释放的能量及事件密度是岩体内部破坏程度的真实反映,因而将它们作为岩体稳定性的评价指标是可行的。最后,基于对以上关系的认识,结合下阶段矿山应力场分布状况预测了石人沟铁矿可能会发生岩体失稳破坏和地质灾害的危险区域,并提出了相应的防治措施。
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- 关键词：数值模拟微震活动围岩稳定性
- 岩石细观结构对其变形强度影响的数值分析被引量：29
- 2011年
- 利用数字图像处理技术表征岩石的非均匀性,并映射到有限元网格中,建立了能比较准确地反映岩石细观结构的数值模型。通过对花岗岩数字图像的处理,利用该模型进行花岗岩单轴压缩数值试验,研究花岗岩细观结构对其变形和强度的影响。研究表明,花岗岩细观结构对应力集中影响显著,在不同方向对花岗岩进行加载时,其抗压强度差异较大,表现出较强的各向异性行为,但对花岗岩弹性模量的影响很小。基于数字图像的数值分析方法为研究岩石细观力学性质提供了一种新的方法。
- 于庆磊杨天鸿郑超唐春安王培涛
- 关键词：数字图像细观结构各向异性
- 地应力场方向对巷道围岩稳定性的影响被引量：6
- 2012年
- 地应力测试结果表明在构造应力场水平应力是垂直应力的1.8～2.7倍,而且两个水平应力之比是1.5～2.5。构造应力场是影响对巷道稳定的主要因素之一。本文运用COMSOL 3D有限元软件在初始应力场轴向变化的情况下模拟了巷道围岩的应力状态,分析得出巷道轴向与最大水平应力方向之间的夹角越大,巷道越不稳定。此时巷道围岩的剪破坏区深入到巷道顶底板。因此在构造应力场掘进巷道时要尽量使最大水平应力方向与巷道轴向一致。
- 黄龙现杨天鸿李现光郑超
- 关键词：数值模拟地应力场稳定性巷道
