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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

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410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
正式出版
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    两步真空蒸馏法从复杂铅锑硫化矿中提取硫化锑

    李玲杨勉熊恒王艺曌...
    132-141页
    查看更多>>摘要：锑元素具有亲硫性,在矿物中多以硫化物的形式存在.锑最重要的硫化物为Sb2S3,在电池材料、军事工业等领域被广泛应用.随着单一锑硫化矿资源的日益枯竭,复杂铅锑硫化矿成为制备锑金属材料的重要矿物.为实现锑金属的高效提取与利用,本文采用两步真空蒸馏法从复杂铅锑硫化矿物中获得高纯度Sb2S3,从矿物源头实现锑与其他金属的分离.考察了蒸馏温度、时间对Sb2S3的纯度和锑元素直收率的影响.结果表明,在5 Pa的条件下,矿中的脆硫铅锑矿(Pb4FeSb6S14)在750℃完全分解为PbS,Sb2S3和FeS.在650℃保温80 min,第一步真空蒸馏获得的Sb2S3纯度为99.07 wt％.对第一步得到的残留物在800℃保温40 min,第二步真空蒸馏得到的Sb2S3纯度为99.41 wt％.两步真空蒸馏锑的直收率达到95.84％.真空蒸馏实现了复杂铅锑硫化矿中锑资源的高效利用,获得了纯度99 wt％的Sb2S3,为从含锑矿产资源中直接提取Sb2S3提供了一种有效方法.

    两步法真空蒸馏铅锑硫化矿硫化锑直收率

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    基于固体浓度函数的尾砂膏体触变行为评估

    张连富王洪江
    142-155页
    查看更多>>摘要：尾砂膏体是高浓度料浆,表现出复杂的触变性.本研究通过一系列恒剪切速率实验研究了尾砂膏体的稳态和瞬态触变性行为.基于ZHANG等提出的触变性模型分析了固体浓度对尾砂膏体触变性的影响,建立了基于固体浓度的稳态流变参数经验模型,提出了描述固体浓度对瞬态屈服应力影响的时变性模型.上述模型实现了浓度影响下尾砂膏体稳态和瞬态剪切应力时变性演化的定量分析.

    尾砂膏体触变性稳态瞬态固体浓度

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    深部过应力岩体破坏模式智能预测模型

    刘子达李地元
    156-174页
    查看更多>>摘要：挤压大变形、板裂和应变岩爆是深部岩体开挖工程中过应力岩体的典型破坏形式.本研究采用完整岩石性质参数来预测挤压大变形、板裂和应变岩爆.基于收集的数据库,提出了Jaya算法与支持向量机结合的智能模型(JA-SVM)评估过应力岩体破坏模式.JA-SVM模型的训练准确率为0.970,测试准确率为0.875;排序系统和泰勒图显示提出的JA-SVM模型优于SVM、人工神经网络等机器学习模型;ROC曲线显示JA-SVM与其他广泛应用的机器学习模型相比,具有更好的预测应变岩爆和板裂能力;敏感性分析表明脆性指数和杨氏模量是评估过应力岩体破坏模式的重要变量.本文提出的智能模型可用于深部地下工程初期过应力岩体破坏模式识别,有利于施工现场根据评估结果提前采取相应的支护措施.

    挤压大变形板裂应变岩爆支持向量机Jaya算法

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    掘进应力路径下充填和非充填裂隙岩石的破裂特征研究

    崔家庆冯国瑞李竹韩艳娜...
    175-188页
    查看更多>>摘要：充填裂隙岩体在超前注浆巷道开挖后起主要承载作用.本文通过对开挖过程的数值模拟获得掘进应力路径,分别在常规压缩及掘进应力路径下对含充填裂隙岩石进行加载;同时采用数字图像相关法及声发射设备对岩石破裂过程进行监测.结果表明掘进应力路径对含充填裂隙岩石有三种影响:1)压密;2)裂隙附近的强度异化;3)裂隙尖端形成预裂.压密导致树脂充填试件起裂角减小.裂隙附近强度的异化导致在未充填试件裂隙靠近长边的区域拉伸和压缩变形交替出现,水泥充填试件由突然变形转为渐进变形,树脂充填试件则相反.预裂减弱了未充填试件的强度,改变了水泥充填试件剪切裂纹的传播方向.

    掘进应力路径充填裂隙注浆裂隙发展

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    界面角度对煤充结构体巴西劈裂特征影响的实验和数值模拟

    史旭东冯国瑞白锦文朱淳...
    189-201页
    查看更多>>摘要：煤柱和充填体作为复合结构共同承担覆岩载荷.煤柱和充填体之间的界面失稳会诱发复合结构的整体失稳.本文通过室内巴西劈裂实验研究了不同界面角度煤充结构体的破坏类型,强度−声发射−数字图像相关响应特征.利用颗粒流数值模拟软件研究了试样的微裂纹,接触力分布和位移矢量演化规律.结果表明:不同界面角度煤充结构体共发生了三种类型破坏;随着界面角度增大,试样的破坏类型从类型I转变为类型Ⅰ-Ⅱ,最后转变为类型Ⅲ;不同界面煤充结构体的强度−声发射−DIC特征与破坏类型相对应;随着界面角度的增大,试样内接触力的分布从加载方向向界面法向演化.煤体元件和充填体元件上的裂纹主要为拉伸裂纹,界面上的裂纹为拉伸,剪切或拉剪复合裂纹.

    煤充结构体界面角度巴西劈裂加载劈裂特征

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    全磷废料在矿山充填过程中有害气体的释放特性

    周亚楠李夕兵闵晨笛范昀...
    202-213页
    查看更多>>摘要：针对全磷废料充填过程中产生有害气体的实际问题,通过监测骨料磷石膏(PG)、胶凝剂黄磷渣(YPS)和充填过程中的气体产生情况,探究了气体产生的来源、释放特性以及抑制方法.结果表明,气体主要是在酸性环境下在胶凝剂中产生的,气体产生的先后顺序为PCl3、PH3、NO、H2S、NH3和CO.降低充填浆料的pH值将增加气体产量,未添加酸的浆料原始气体产量仅为外加酸性环境下极限气体产量的6.3％.通过对产气情况的分析,提出了在料浆中直接添加碱性CaO以控制气体产生的方法.添加胶凝剂质量12％的CaO时,气体产率降低了99％.当充填料浆的pH达到10以上时,可有效控制气体产生.本研究结果对保障采矿工人的健康和减少环境污染具有一定意义.

    有毒气体磷石膏胶结充填pH值气体抑制剂

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    不同微波作用模式下深部巷道砂岩的破坏行为和能量演化特征

    唐茂颖高明忠李树武杨本高...
    214-226页
    查看更多>>摘要：有效破碎硬岩和预防并控制岩爆灾害是深部高地应力区施工的两个关键问题,也是确保深部工程安全高效施工的两条最重要的途径.本文以微波作用下坚硬砂岩的致裂弱化为出发点,以单次微波辐照处理的持续时间为变量,同时结合力学测试和声发射监测方法,论证了微波作用对防治岩爆灾害的可能性.结果表明,在微波作用下,坚硬砂岩的裂纹损伤应力占比从77％下降到62％;耗散能占比从6％增加到20％,基于能量的脆性指数从0.94下降到0.72;声发射监测结果表明,经微波作用后,砂岩的平静期从总时间的56.2％和59.6％大幅缩短至11.5％和8.6％.在本试验中,1 kW微波作用时长的阈值为2 min,超过该阈值时,岩石就会受到不可逆损伤.本研究可为深部高地应力区高效、安全破岩提供必要的理论支持和技术指导.

    微波砂岩声发射能量脆-延性转变

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    基于能量原理的隧道结构地震影响区划分及节段式衬砌响应特性

    张熙申玉生周鹏发邱居涛...
    227-242页
    查看更多>>摘要：隧道结构从变形到失稳的整个过程与地震能量的输入、转化和耗散密切相关.本文从结构的能量响应出发,基于地震波激励建立了能量平衡方程.根据输入能量与结构固有能量之间的关系,提出了强震作用下基于结构整体破坏的稳定性判别依据.首先分析了不同断层宽度隧道能量响应特征,通过建立能量稳定函数来研究穿越不同断层宽度隧道结构的动力稳定性特征;结合能量稳定函数和结构最大变形量,验证了基于能量的结构失稳与变形之间的关系.其次,从可释放弹性应变能的角度得到了地震作用下跨断层隧道纵向影响区域.在此基础上考虑断层破碎带隧道结构的自适应变形,在结构主要影响区设置节段式衬砌.通过比较断层内部结构不同位置的能量稳定函数,得到了跨断层隧道基于能量原理的最优抗减震措施.

    隧道工程能量准则影响区节段式衬砌跨断层隧道强震

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    花岗岩实时高温真三轴的水力压裂

    马啸王贵玲胡大伟周辉...
    243-256页
    查看更多>>摘要：在干热岩资源开发中,水力压裂是提高热储层的渗透率与产热量的重要手段.然而,在高温高压环境下的水力压裂机理仍不清楚.本文在不同真三轴应力下对花岗岩进行了室温与200℃下的水力压裂试验,应用光学显微镜和核磁共振技术,表征了花岗岩试样水力裂缝从微观至宏观的特征形态,揭示了不同温度下的水力压裂机理.试验结果表明,在相同应力条件下,相对于室温下水力压裂,200℃下水力压裂能显著降低破裂压力与起裂压力,200℃下压裂曲线增压阶段明显偏离线性.在20 MPa的水平应力差下,200℃下水力压裂会形成具有多尺度裂纹的云状裂缝,而不是与室温下水力压裂类似的单一主裂缝.此外,核磁共振结果显示,在200℃水力压裂后的花岗岩试样中,微尺度裂纹的增加会导致压裂体积增加,这是由200℃水力压裂下孔隙压力的扩散导致微裂纹而造成的.

    高温水力压裂真三轴应力花岗岩深部岩石力学地热

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    深部巷道钢管混凝土支架与锚杆-索耦合支护技术的理论分析与数值模拟研究

    左建平刘海雁刘德军朱凡...
    257-275页
    查看更多>>摘要：在深部巷道中使用的钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术经常失效,导致巷道失稳.其中,增加锚杆-索的长度是一种现场常用的返修方式,但比较浪费支护材料.本文提出通过改变锚杆-索的预紧力来改善钢管混凝土支架的受力状态.首先,总结了钢管混凝土支架常见的破坏模式,并利用弹性中心法获得了钢管混凝土支架与锚索耦合支护情况下的钢管混凝土支架的内力;结果表明,施加锚索可以减小钢管混凝土支架的内力,保证其高承载力.然后,建立了钢管混凝土支架与锚杆-索在不同侧压力系数和不同耦合支护条件下的数值计算模型;进一步研究了不同侧压、不同支护方案以及在不同角度范围内增加锚杆-索预紧力下巷道围岩与支护体的应力和位移演化规律.结果表明,当锚杆和锚索预紧力分别为60和100 kN时,钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护效果可以达到最佳,且最佳锚杆-索预紧力增加角度范围为15°～45°.最终将钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术进行了现场应用,有效控制了深部巷道大变形,对深部巷道的支护方案设计具有一定的指导意义.

    钢管混凝土支架锚杆-索耦合支护内力预紧力角度范围

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