将灰砂岩作为试验和研究对象,基于不同pH值、不同浓度、不同成分的水化学溶液的侵蚀作用,进行一系列的浸泡试验和三轴压缩实验,对比分析了不同水化学环境下灰砂岩的微细观结构特征、变形特性、强度损伤及其力学参数劣化机制。结果表明:水化学溶液的酸碱性越强、浓度越大,其对灰砂岩试件的腐蚀作用越强;化学腐蚀作用使灰砂岩试件有从脆性向延性转化的趋势,同时导致其力学参数劣化,相同条件下,黏聚力c的劣化程度大于内摩擦角φ,且在酸性溶液中的劣化程度大于碱性溶液;溶液中Ca2+,Mg2+浓度、试件的孔隙变化率η均与试件力学参数的劣化程度呈正相关关系,而试件相对质量差Δm与之相反,呈负相关关系;新定义的孔隙率损伤参量能够准确的表达试件力学参数随水岩化学作用的损伤演化过程。

为研究偏心腹杆对交错桁架结构体系的抗震性能的影响,将数量不同的內填偏心腹杆桁架代替原结构的混合桁架建立3个计算模型,采用有限元分析软件ANSYS对3个偏心腹杆桁架结构和原桁架结构进行模态和时程分析.对比结果表明:偏心腹杆增加了结构的耗能能力,同时有效地增加了交错桁架结构的横向刚度,减小了结构顶点横向的水平位移;随着偏心腹杆数量的增多,结构横向水平位移的减小越明显.

介绍了栈桥钢桁架使用环境的特点及栈桥钢桁架使用的现状,总结了栈桥钢桁架组成单元及做法,分析了栈桥钢桁架易损的部位,并提出了栈桥钢桁架设计、施工及使用中的注意事项。指出设计单位应关注大气环境对钢桁架的腐蚀作用,合理地选择钢桁架杆件形式及杆件厚度、正确地选用防腐涂料、适当设置检修设施;施工单位应正确地加工钢桁架杆件,彻底地除锈并涂刷防腐涂料,对栈桥钢桁架进行有效保护;使用单位应向设计单位提供大气环境资料,并建立检查制度,及时处理发现的问题。

针对目前煤矿煤炭回收率低、矸石上井和地面沉降等重大技术难题,开展矸石动力混凝土置换煤柱的沿空留巷技术研究。首先对制作的矸石动力混凝土强度进行测试,实验结果表明:矸石动力混凝土1 d平均强度达到10.739 MPa;28 d强度达到27.659 MPa,完全满足沿空留巷巷旁支护要求;其次优化泵送矸石混凝土充填系统。现场工业性试验表明,该技术达到了成功沿空留巷的目的,实现混凝土充填、出煤2套系统互不干扰,增强了煤矿井下开采的安全性,提高了劳动生产率及煤炭回收率。

基于缓斜中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特征,分析了采用普通混凝土进行巷旁充填沿空留巷的可行性,提出了支护体的特点和性能要求,并设计出合理、经济的支护体系。试验表明,采用普通混凝土巷旁充填结合巷内锚、网、索联合支护、巷旁充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护的护巷方式,充分弥补了普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点,能有效地控制顶板岩层。

介绍了低压风力混凝土充填系统基本构成及工作流程。采用该系统对协庄煤矿11111W工作面回风巷进行巷帮充填,保持了巷道顶板的完整性,对顶板进行了有效支护;并对回采工作面进行了全工作面人工充填,有效阻止了老顶关键岩块的旋转下沉,大大减少了巷道压力,对沿空留巷的成功意义重大。试验表明:该系统实用、简单,推广性强,是一套较理想的巷帮充填设备。

为了探索冲击地压巷道充填复合混凝土的动力学特性,利用截面直径为75 mm的SHPB技术对纯混凝土和复合结构混凝土在冲击荷载作用下的动态力学性能进行了研究。研究结果表明:复合结构混凝土中的泡沫混凝土左、右两侧应力衰减为原来的1/5,并且复合试样右侧应力峰值仅是左侧应力峰值的1/5,复合结构混凝土有很好的应力衰减效果,且复合结构的应力衰减主要取决于软材料试件2的力学性质。

通过分析研究屯兰矿18205工作面采用高性能混凝土进行沿空留巷巷旁充填支护试验情况,总结了材料的组成、性能特点和充填体构造与充填工艺要求,并对存在的问题及产生的原因进行了分析,提出了治理对策和预防措施。结果表明:高性能混凝土具有良好力学性能,可用于井下沿空留巷巷旁充填支护。充填体按高宽比1.0∶0.7,并配以适当的构造钢筋,对已充填体的墙体裂缝可采用无机注浆材料堵漏,高性能混凝土作巷旁充填材料,充填体稳定性好,可在沿空留巷巷旁充填支护中推广应用。

为改善秸秆水泥基复合材料耐水性、提高其强度,将粉煤灰和脲醛树脂作为外掺料加入到秸秆水泥基复合材料中,采用吸水率、软化系数、抗压和抗折强度等试验方法,研究不同掺量外掺料对秸秆水泥基复合材料物理力学性能影响。试验结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,秸秆水泥基复合材料的耐水性和强度增加;随脲醛树脂掺量的增加,复合材料软化系数提高,吸水率降低,材料的柔韧性增强。这说明粉煤灰和脲醛树脂均能增强复合材料耐水性,改善其力学性能。

针对施工和使用阶段过程中,桥梁结构的受力状态不断变化,以及使用阶段多种载荷对桥梁上部结构的作用使桥梁上部结构受力状态不断变化的问题,采用有限元软件对桥梁上部结构进行分析,建立与实际情况更接近的有限元模型,更准确的模拟不同作用力对桥梁上部结构的影响.提取环境激励法下桥动态测量值作为目标函数,以纵向弹簧刚度、横向弹簧刚度、底板纵向加劲肋厚度、顶板厚度作为修正参数,对连续刚构梁桥进行模型修正.结果表明:修正后有限元模型的动力特性与实测结果的误差仅为3%,修正后的结构有限元模型可以为大桥损伤监测、整体评价以及深入研究提供可靠依据.