岩爆机制及其控制 被引量：2

1

作者 何满潮 李杰宇 +3 位作者 刘冬桥 陶志刚 胡杰 王炯 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第7期1321-1336,I0005-I0020,共32页

随着岩体工程向深部发展,开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害,被称为岩土工程界的“癌症”,其具有突发性特点,难以有效预报及防治,严重地威胁着施工人员的安全和设备的... 随着岩体工程向深部发展,开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害,被称为岩土工程界的“癌症”,其具有突发性特点,难以有效预报及防治,严重地威胁着施工人员的安全和设备的正常运行。通过对比岩石在真三轴卸荷和单轴压缩这2种应力路径下的储能差异,对岩爆多余能量机制进行探讨。首先,根据岩爆诱发机制的不同,将岩爆分为由应力集中导致的应变型岩爆和扰动诱发的冲击岩爆。然后,模拟开挖诱发的不同类型岩爆的应力路径进而在室内再现各种岩爆现象,并对其机制进行研究,自主研发3套真三轴岩爆模拟试验系统:第1代应变岩爆试验系统、第2代应变岩爆试验系统、冲击岩爆试验系统。同时,在实验室内成功模拟不同类型的岩爆:巷道应变岩爆、巷道交叉点应变岩爆、3个临空面矿柱应变岩爆、矿柱应变岩爆以及动荷载诱发的冲击岩爆。最后,为有效控制岩爆灾害,提出开挖补偿法,并研发具有负泊松比效应的宏观和微观NPR锚杆/索。工程实践证明,NPR锚杆/索能提供高预应力来补偿开挖造成的应力损失,同时具备良好的延展性和吸能效果,可为岩爆灾害的防治提供有效途径。 展开更多

关键词 岩爆机制 岩爆试验 多余能量 岩爆分类 岩爆控制 开挖补偿法 NPR锚杆/索

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动载诱发冲击地压的实验研究 被引量：22

2

作者 刘冬桥 何满潮 +3 位作者 汪承超 王炯 杨军 王炀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1099-1105,共7页

运用自主研发的冲击岩爆实验系统,进行了动载诱发冲击地压实验研究,提出了一种判别动载是否诱发冲击地压的实验方法。实验采用对加载至500 m深度应力状态下的带圆柱形贯穿孔洞的立方体砂岩试样,在σ_v方向逐级施加扰动波,σ_h保持在恒... 运用自主研发的冲击岩爆实验系统,进行了动载诱发冲击地压实验研究,提出了一种判别动载是否诱发冲击地压的实验方法。实验采用对加载至500 m深度应力状态下的带圆柱形贯穿孔洞的立方体砂岩试样,在σ_v方向逐级施加扰动波,σ_h保持在恒定应力水平的加载方式,模拟了500 m深度砂岩巷道,由于顶板垮落产生垂直向冲击扰动,由此诱发冲击地压破坏的过程。通过数据采集系统实时采集力和位移数据,获得应力应变曲线;通过图像采集系统实时拍摄动载诱发冲击地压过程,获得颗粒弹射、碎屑剥落等特征现象。实验发现,动载诱发冲击地压过程经历了平静期、颗粒弹射、碎屑剥落和冲击地压剧烈破坏4个阶段。对巷道围岩应力状态进行计算,得出动载诱发冲击地压时巷道围岩最大切向应力大于其单轴抗压强度。对碎屑特征及微观结构分析发现,动载诱发冲击地压产生的碎屑呈现出明显的片状特征,以中、细粒碎屑为主,通过电镜扫描可见穿晶裂纹。计算碎屑块度分形维数表明,动载诱发冲击地压破碎程度较单轴压缩破坏高。 展开更多

关键词 冲击地压 动载 碎屑特征 微观结构

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岩石应变软化变形特性及损伤本构模型研究 被引量：33

3

作者 刘冬桥 王焯 张晓云 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2901-2908,共8页

对滇藏铁路三江段的花岗岩进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了岩石在不同围压条件下的变形特性及其损伤演化规律。试验结果表明:该岩石压缩变形过程中,内部裂隙的演化经历了无起裂、起裂并稳定扩展、加速扩展、扩展变缓以及扩展停止5... 对滇藏铁路三江段的花岗岩进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了岩石在不同围压条件下的变形特性及其损伤演化规律。试验结果表明:该岩石压缩变形过程中,内部裂隙的演化经历了无起裂、起裂并稳定扩展、加速扩展、扩展变缓以及扩展停止5个阶段,且围压对岩石变形特性有显著影响。在此基础上,提出了基于有损微元生成的损伤演化模型,建立了三轴压缩条件下岩石应变软化损伤本构模型。该模型能够统一描述岩石峰前及峰后全部变形特性及其损伤演化规律,且损伤方程形式简单、参数物理意义明确。理论结果和试验数据具有很好的一致性,且参数分析结果也表明了该模型的合理性。 展开更多

关键词 岩石 三轴压缩 应变软化 损伤演化 本构模型

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动载诱发冲击地压巷道围岩应力计算与试验分析 被引量：9

4

作者 刘冬桥 王炀 +1 位作者 胡祥星 任富强 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第9期42-46,116,共6页

基于动载诱发冲击地压是静载和动载共同作用所致,推导了静载和动载共同作用条件下圆形巷道围岩应力的计算公式,并采用对带孔石膏模型试件施加动静复合荷载,模拟了动载诱发冲击地压过程,通过图像采集系统实时拍摄动载诱发冲击地压过程现... 基于动载诱发冲击地压是静载和动载共同作用所致,推导了静载和动载共同作用条件下圆形巷道围岩应力的计算公式,并采用对带孔石膏模型试件施加动静复合荷载,模拟了动载诱发冲击地压过程,通过图像采集系统实时拍摄动载诱发冲击地压过程现象,通过数据采集系统实时采集孔口附近应力数据。试验发现,动载诱发冲击地压经历了裂纹产生、裂纹扩展、碎屑剥落和巷道大面积破坏4个阶段。通过试验和计算结果对比发现,孔口附近应力试验实测值与理论计算值一致,表明该计算方法可以用于现场动载诱发冲击地压巷道围岩应力的估算,进而为现场防冲支护设计提供理论依据。 展开更多

关键词 冲击地压 动载 围岩应力 计算方法 模型试验

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砂岩冲击岩爆实验碎屑研究 被引量：11

5

作者 刘冬桥 张晓云 +2 位作者 何满潮 王炯 王炀 《矿业科学学报》 2018年第3期246-252,共7页

冲击岩爆是在地下工程形成以后,岩体受静荷载和动荷载共同作用所致。改变静载和改变动载幅值是两种不同的冲击岩爆实验,收集实验后的砂岩碎屑,并选取只施加静载的相似破坏实验后砂岩碎屑进行对比。测量每块碎屑的质量、长度、宽度和厚度... 冲击岩爆是在地下工程形成以后,岩体受静荷载和动荷载共同作用所致。改变静载和改变动载幅值是两种不同的冲击岩爆实验,收集实验后的砂岩碎屑,并选取只施加静载的相似破坏实验后砂岩碎屑进行对比。测量每块碎屑的质量、长度、宽度和厚度,并对粗粒、中粒、细粒以及微粒等不同粒径范围内的碎屑数量、质量及粒度分布进行分析,得到碎屑的破碎程度和形状特征,并计算碎屑的分形维数。结果表明,冲击岩爆碎屑的破碎程度更高,片状特征明显;动静载的组合方式对冲击岩爆碎屑的破碎程度和尺度特征影响小;冲击岩爆比静载破坏产生碎屑耗能更多。 展开更多

关键词 冲击岩爆 碎屑 尺度特征 破碎程度 分形维数

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单向、双向和三向扰动诱发岩爆碎屑特征实验研究 被引量：5

6

作者 刘冬桥 韩子杰 +1 位作者 王春光 胡天祥 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2793-2804,共12页

通过自主研发的冲击岩爆实验系统,开展单向、双向和三向扰动诱发岩爆的实验,研究不同扰动方向条件下冲击岩爆实验碎屑的质量、粒径、Weibull分布和分形特征,探讨扰动方向数量的增加对冲击岩爆的影响。研究结果表明:单向、双向和三向扰... 通过自主研发的冲击岩爆实验系统,开展单向、双向和三向扰动诱发岩爆的实验,研究不同扰动方向条件下冲击岩爆实验碎屑的质量、粒径、Weibull分布和分形特征,探讨扰动方向数量的增加对冲击岩爆的影响。研究结果表明:单向、双向和三向扰动条件的冲击岩爆实验碎屑破碎程度均较高,呈现明显片状特征;随着扰动方向数量的增加,岩爆破坏碎屑的破碎程度降低,形成碎屑所耗散能量减少,说明扰动方向数量增多对冲击岩爆的剧烈程度具有阻碍作用。 展开更多

关键词 冲击岩爆 扰动方向 碎屑 WEIBULL分布 分形维数

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岩石张拉、剪切裂纹划分方法及其在岩爆前兆中的应用 被引量：5

7

作者 刘冬桥 孙杰 +3 位作者 张磊 杨园园 张路路 张梓谦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1153-1167,共15页

提出一种利用支持向量机划分张拉裂纹和剪切裂纹的方法,采用巴西劈裂试验和直剪试验的验证结果证明该方法合理有效。在此基础之上,对砂岩应变岩爆全过程裂纹类型进行划分,并分析各类裂纹事件数、事件增长速率及占比变化规律。研究结果表... 提出一种利用支持向量机划分张拉裂纹和剪切裂纹的方法,采用巴西劈裂试验和直剪试验的验证结果证明该方法合理有效。在此基础之上,对砂岩应变岩爆全过程裂纹类型进行划分,并分析各类裂纹事件数、事件增长速率及占比变化规律。研究结果表明:岩爆全过程经历张拉裂纹主导、张拉和剪切裂纹共同作用、岩爆发生3个阶段;在岩爆时刻前张拉和剪切裂纹都出现突增的现象,且张拉裂纹事件增速大于剪切裂纹增速,但张拉裂纹累计占比下降、而剪切裂纹累计占比上升。岩爆前张拉裂纹累计占比下降的现象早于裂纹事件数和事件率突增的现象,且具有较强的前兆响应能力,可作为岩爆的一种前兆特征。 展开更多

关键词 应变岩爆 裂纹划分 支持向量机 前兆特征

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高温花岗岩水冷却后物理力学特性及微观破裂特征 被引量：37

8

作者 贾蓬 杨其要 +2 位作者 刘冬桥 王述红 赵永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1568-1578,共11页

为研究热储层建造时高温岩体水冷却后的物理力学特性及其微细观破裂特征,对常温、200、400、600、800℃5个组别的花岗岩样进行水冷却冲击后的岩样开展单轴压缩试验,结合超声波无损检测、XRD衍射和偏光显微镜观察等手段,对其宏、微观破... 为研究热储层建造时高温岩体水冷却后的物理力学特性及其微细观破裂特征,对常温、200、400、600、800℃5个组别的花岗岩样进行水冷却冲击后的岩样开展单轴压缩试验,结合超声波无损检测、XRD衍射和偏光显微镜观察等手段,对其宏、微观破裂特征进行分析。结果表明,随温度升高,高温花岗岩水冷却后的单轴抗压强度峰值不断降低,峰值应变不断增大,岩样破坏由突发性破坏向渐进性破坏转变;岩样的质量损失率、体积增长率和密度降低率均随温度升高而增加,波速随温度升高而降低,在400~600℃之间水冷却岩样体积膨胀率随温度升高显著增加,600~800℃岩样的波速衰减率幅度减小;温度梯度越大,热冲击导致的穿晶裂纹越多,大量沿晶裂纹和穿晶裂纹导致岩样单轴压缩破坏由张剪复合破坏转变为剪切破坏为主,破坏时伴有大量粉末状碎屑的主要原因。 展开更多

关键词 高温花岗岩 水冷却 X射线衍射 损伤劣化 超声波

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基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究 被引量：20

9

作者 何满潮 王炀 +2 位作者 刘冬桥 任晓龙 张晓云 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2732-2740,共9页

基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用... 基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。 展开更多

关键词 二维数字图像相关技术 全场位移测量 块系花岗岩 超低摩擦效应 动力扰动

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深部直墙拱形隧洞围岩板裂破坏的模拟试验研究 被引量：28

10

作者 宫凤强 罗勇 刘冬桥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1091-1100,共10页

为了解深部直墙拱形隧洞板裂破坏的发生过程和机制,采用TRW-3000真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样(100 mm×100 mm×100 mm)进行了真三轴试验,模拟了深度500 m初始地应力环境下直墙拱形隧洞板裂破坏过程,并利... 为了解深部直墙拱形隧洞板裂破坏的发生过程和机制,采用TRW-3000真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样(100 mm×100 mm×100 mm)进行了真三轴试验,模拟了深度500 m初始地应力环境下直墙拱形隧洞板裂破坏过程,并利用岩样内部破坏视频监控系统对试验过程进行实时记录和监测。试验完成后,对试验过程中孔洞侧壁破坏过程、破坏特征进行了分析,并与同等深度的圆形孔洞洞壁破坏进行了对比。结果表明:在竖直应力为最大主应力和水平径向应力为最小主应力的条件下,直墙拱形孔洞破坏主要发生在两侧拱脚和拱腰之间,靠近自由面的围岩破裂为近似平行于最大主应力的板状薄岩片,呈典型的张拉板裂破裂特征;随最大主应力的增加,板裂破坏逐渐向孔洞水平径向发展,板裂岩片呈现中间厚、两翼薄的弧形特征,最终形成对称的V型槽破坏区,并具有明显的时间效应。与圆形孔洞的动力破坏特征相比,直墙拱形孔洞主要偏于静力破坏,且初始破坏所需应力水平高,孔洞侧壁在高应力环境中破坏更严重。 展开更多

关键词 深部硬岩 直墙拱形隧洞 板裂 岩爆 真三轴试验 张拉破坏

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组合岩石真三轴加卸荷条件下的破坏机理 被引量：7

11

作者 贾蓬 杨楠 +4 位作者 刘冬桥 王德超 王述红 赵永 徐雪桐 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2867-2875,共9页

为研究岩层交界面处开挖卸荷诱发岩爆的发生机制,利用RFPA3D并行计算程序对组合岩石开展真三轴加卸载的数值模拟试验,研究不同高度比和不同倾角的组合岩石在真三轴加卸载条件下的破坏演化过程、力学特征以及破坏模式。研究结果表明:岩... 为研究岩层交界面处开挖卸荷诱发岩爆的发生机制,利用RFPA3D并行计算程序对组合岩石开展真三轴加卸载的数值模拟试验,研究不同高度比和不同倾角的组合岩石在真三轴加卸载条件下的破坏演化过程、力学特征以及破坏模式。研究结果表明:岩石组合体在真三轴加卸荷下的局部化破坏特征显著,破坏位置与软硬岩石有关。岩石的破坏主要集中在软岩的临空面附近并向硬岩扩展;组合岩石的破坏模式与高度比和组合倾角有关;随软岩高度比增加,由剪张复合型破坏向张剪复合型破坏转变;随倾角增大,岩石剪切滑移破坏显著;组合岩石真三轴加卸载下的峰值强度与软硬岩石高度比和组合倾角有关,受软岩的力学参数影响较大。研究成果可为深入认识岩层交界面处因开挖卸荷诱发的岩石破坏机理提供参考。 展开更多

关键词 组合岩石 高应力 岩爆 加卸荷 真三轴

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真三轴条件下单裂隙砂岩破坏过程的颗粒流模拟 被引量：5

12

作者 贾蓬 张瑶 +1 位作者 刘冬桥 张亚兵 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1654-1659,共6页

采用颗粒流程序从细观角度对在真三轴条件下含单裂隙砂岩的裂纹扩展贯通模式、破裂机理展开研究,重点讨论了不同中主应力对单裂隙砂岩裂纹扩展和其力学特性的影响.研究结果表明:在真三轴压缩条件下,中主应力有助于增大含裂隙砂岩的强度... 采用颗粒流程序从细观角度对在真三轴条件下含单裂隙砂岩的裂纹扩展贯通模式、破裂机理展开研究,重点讨论了不同中主应力对单裂隙砂岩裂纹扩展和其力学特性的影响.研究结果表明:在真三轴压缩条件下,中主应力有助于增大含裂隙砂岩的强度,但过高的中主应力会加快裂纹的扩展、贯通,从而形成宏观破裂面;当中主应力的作用方向与裂隙走向垂直时,裂隙岩石的破坏模式为垂直于裂隙走向形成宏观剪切破裂面,含裂隙砂岩在真三轴压缩条件下的破坏主要为伴随拉破坏的剪切破坏机制. 展开更多

关键词 真三轴压缩 裂纹扩展机理 颗粒流程序 裂隙砂岩

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延川县新泰煤矿3G N00矿井设计与实践 被引量：1

13

作者 何满潮 刘简宁 +2 位作者 刘冬桥 贺明珠 夏洪满 《延安大学学报（自然科学版）》 2022年第2期1-10,21,共11页

3G N00矿井革新了传统煤矿开采模式、关键技术与核心装备系统。文中以延安市延川县新泰煤矿N00矿井为工程背景。为解决传统开采技术所带来的问题,以N00工法平衡开采理论与“切顶短臂梁”应力补偿特征为基础,笔者提出3G N00矿井开采模式... 3G N00矿井革新了传统煤矿开采模式、关键技术与核心装备系统。文中以延安市延川县新泰煤矿N00矿井为工程背景。为解决传统开采技术所带来的问题,以N00工法平衡开采理论与“切顶短臂梁”应力补偿特征为基础,笔者提出3G N00矿井开采模式,研发工作面双侧采留一体化关键技术与装备体系。3G N00矿井可简化井巷工程,取消巷道掘进与保护煤柱,经济效益显著。该研究对无煤柱自成巷N00工法应用与推广具有重要意义。 展开更多

关键词 3G N00矿井 新泰煤矿 应力平衡 应力补偿 开采模式 关键工艺 装备系统

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岩石迭代损伤与膨胀演化规律研究

14

作者 乔建永 刘冬桥 郭允朋 《中国矿业》 2022年第9期12-23,共12页

本文基于应变等效性假说的变形模量衰减损伤理论,通过分析岩石压缩变形过程中迭代的演化特征,得出了岩石损伤演化规律,并从迭代角度建立了模拟该损伤演化规律的方法,在此基础上推导了一种新的岩石损伤本构模型,进而分析了损伤演化过程... 本文基于应变等效性假说的变形模量衰减损伤理论,通过分析岩石压缩变形过程中迭代的演化特征,得出了岩石损伤演化规律,并从迭代角度建立了模拟该损伤演化规律的方法,在此基础上推导了一种新的岩石损伤本构模型,进而分析了损伤演化过程的混沌特征;基于扫描电镜观察到的软岩微观结构,建立统计力学模型,分析了软岩膨胀的物理化学效应。研究结果表明:基于微缺陷迭代生长角度提出的损伤演化模型能够实现对岩石压缩变形全过程损伤演化规律统一、完整的描述,理论曲线与试验数据具有很好的一致性;软岩膨胀的物理化学效应既可能引起有限次物理相变,也可能引起无穷次物理相变,甚至使软岩进入异常复杂的玻璃态转变状态,这同软岩膨胀机理的复杂性高度契合。 展开更多

关键词 岩石力学 损伤 膨胀 迭代 相变

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三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究 被引量：11

15

作者 侯志强 王宇 +2 位作者 刘冬桥 李长洪 刘昊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1510-1520,共11页

为了揭示应力扰动和卸载围压作用下大理岩损伤破裂的物理过程和非线性力学行为,采用GCTSRTR-2000伺服加载岩石力学试验机进行了岩石疲劳卸围压试验,同时对破坏试样进行了压后裂纹形态CT扫描可视化分析。结果表明:周期性的加卸载作用对... 为了揭示应力扰动和卸载围压作用下大理岩损伤破裂的物理过程和非线性力学行为,采用GCTSRTR-2000伺服加载岩石力学试验机进行了岩石疲劳卸围压试验,同时对破坏试样进行了压后裂纹形态CT扫描可视化分析。结果表明:周期性的加卸载作用对大理岩起到了主因损伤作用,卸围压的作用对大理岩起到了根本性的破坏作用。岩石疲劳循环形成滞回环,滞回环面积由疏变密,滞回环加载和卸载曲线接近重合,加卸载模量近似相等;岩石经过卸围压作用,岩石的轴向、径向和体积应变表现为不同程度增大,表明应变对围压降低具有强敏感性,敏感程度由高到低依次为体积应变、径向应变和轴向应变;由于疲劳循环的影响,卸围压作用产生的围压降幅随循环次数增多而降低,卸围压时长随循环次数增多而减少;量化宏观应变变形,求得应变损伤指数D_a、D_r、D_v,疲劳循环次数越多,应变损伤指数越大;岩石破坏后细观CT扫描揭示了疲劳循环损伤对岩石破裂形态影响的内在机制。随疲劳循环次数的增加,裂纹密度和规模显著增加。研究成果可为地下工程疲劳活动规律和开挖卸荷问题提供理论和模型支撑。 展开更多

关键词 三轴压缩 疲劳荷载 卸围压 应力-应变特征 CT扫描

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动载与长轴位置关系对椭圆形洞室围岩冲击岩爆影响试验研究 被引量：5

16

作者 王炀 刘冬桥 +2 位作者 任富强 胡天祥 何满潮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2347-2359,共13页

为探究扰动荷载与椭圆形洞室长轴的相对位置关系对冲击岩爆特征的影响机制,采用含椭圆形孔洞的长方体试样,在真三轴加载条件下,设置了扰动方向与椭圆长轴平行和垂直的两种位置关系,开展了椭圆形洞室冲击岩爆试验。结合录像装置,从岩爆... 为探究扰动荷载与椭圆形洞室长轴的相对位置关系对冲击岩爆特征的影响机制,采用含椭圆形孔洞的长方体试样,在真三轴加载条件下,设置了扰动方向与椭圆长轴平行和垂直的两种位置关系,开展了椭圆形洞室冲击岩爆试验。结合录像装置,从岩爆弹射破坏过程、弹射速度、破坏模式及碎屑尺度几个方面讨论了椭圆形洞室冲击岩爆特征差异。试验结果表明,两种不同位置关系的试样岩爆过程相同,并且爆坑都呈现出V字型。扰动方向与椭圆长轴垂直的试样在初始破坏应力、岩爆破坏应力、岩爆弹射速度,爆坑尺寸、碎屑质量以及粗粒碎屑占比上均要小于扰动方向与椭圆长轴平行的试样。扰动方向与椭圆长轴垂直的试样的碎屑特征主要表现为薄片长条状。扰动方向与椭圆长轴平行的试样能明显提升洞室结构的承载力,但是岩爆现象更加剧烈,其碎屑特征主要表现为厚板状。 展开更多

关键词 椭圆形洞室 长短轴 冲击岩爆 弹射速度 碎屑特征

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基于声发射多重分形特征的层状板岩失稳前兆研究 被引量：9

17

作者 孙博 任富强 刘冬桥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期749-760,共12页

为探究层状板岩失稳前兆,开展了5组不同层理倾角(0°、30°、45°、60°、90°)板岩的单轴压缩试验,分析了其破坏形态、声发射参数及多重分形特征,讨论了多重分形谱宽Δα与损伤演化的关系,得到了基于多重分形的破... 为探究层状板岩失稳前兆,开展了5组不同层理倾角(0°、30°、45°、60°、90°)板岩的单轴压缩试验,分析了其破坏形态、声发射参数及多重分形特征,讨论了多重分形谱宽Δα与损伤演化的关系,得到了基于多重分形的破坏前兆及预警时间。结果表明:当层理倾角由0°增加到90°时,板岩先由张拉劈裂破坏向劈裂剪切破坏转变,接着变为剪切滑移破坏,最终转变为张拉劈裂破坏;振铃计数突增以及低频-高幅信号比例的持续增加可作为板岩失稳前兆,且层状板岩在裂纹贯通阶段低频-高幅信号占比随层理倾角的增大呈先减后增的变化过程;多重分形谱宽?α先突减再突增也可作为不同层状板岩的失稳前兆,且Δα的突增时间提前于损伤突变,Δα预警时间随层理倾角的增大呈先增后减再增的变化过程,层理倾角为30°时预警时间最长。 展开更多

关键词 板岩 层理倾角 声发射 多重分形 失稳前兆

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大理岩应变型岩爆红外前兆特征试验研究 被引量：3

18

作者 宋月歆 任富强 刘冬桥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期609-617,共9页

为探究大理岩应变型岩爆的红外前兆特征,通过不同加载方式下单面临空的真三轴岩爆试验,模拟应力集中型和动力触发型岩爆的发生过程,使用红外热像仪监测两类岩爆的红外温度场变化过程,从平均红外温差、方差、升温速率、红外图像及傅里叶... 为探究大理岩应变型岩爆的红外前兆特征,通过不同加载方式下单面临空的真三轴岩爆试验,模拟应力集中型和动力触发型岩爆的发生过程,使用红外热像仪监测两类岩爆的红外温度场变化过程,从平均红外温差、方差、升温速率、红外图像及傅里叶频谱图等方面分析了岩爆前兆信息,并探讨了不同类型岩爆前兆特征的差异。结果表明:岩爆发生前平均红外温差、方差及升温速率曲线均出现明显突增,其中平均红外温差突增分别提前应力集中型和动力触发型岩爆10,20 ms,可作为有效岩爆前兆;动力触发型岩爆发生前方差会出现小幅波动且升温速率有明显下降趋势,与温差曲线中岩爆前的一小段降温过程相对应,而应力集中型岩爆方差与升温速率无明显波动特征;岩爆前平均红外温差图像出现高低温异化现象,表现为:应力集中型岩爆前红外图像出现明显的倒“Y”型高温区域,动力触发型岩爆平均红外图像出现高温区域下移现象;此外,两类岩爆傅里叶频谱图中的垂直谱图均出现大量高频低幅的主要分量。 展开更多

关键词 大理岩应变型岩爆 前兆特征 红外温差 傅里叶频谱图

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三轴应力对单裂隙砂岩渗流特性的影响试验研究 被引量：1

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作者 王涵 任富强 刘冬桥 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期122-133,共12页

针对渗流作用下裂隙岩体的失稳机制复杂、难以完全揭示的问题,文章开展了不同裂隙倾角单裂隙砂岩的渗流试验,从力学特性、能量耗散规律和渗透特性三个方面分析砂岩破坏特性,并探讨能量耗散过程对渗流特性的影响规律。结果表明:不同裂隙... 针对渗流作用下裂隙岩体的失稳机制复杂、难以完全揭示的问题,文章开展了不同裂隙倾角单裂隙砂岩的渗流试验,从力学特性、能量耗散规律和渗透特性三个方面分析砂岩破坏特性,并探讨能量耗散过程对渗流特性的影响规律。结果表明:不同裂隙倾角砂岩的偏应力、应变能、渗透率随应变的演化过程基本一致,而不同加载阶段的变化规律差异性明显。在裂隙非水平和竖直情况下,裂隙倾角越大,脆性特征越弱,越难破坏;而对于水平和竖直裂隙而言,水平裂隙尖端的应力集中强于竖直裂隙,脆性特征更显著。此外,单裂隙砂岩的渗透率与应力的关系同样符合Louis负指数方程。不同裂隙倾角砂岩的能量耗散过程对渗流特性的影响规律大致相同,耗散能的增加均可增大渗透率,但在加载初期和末期,能量耗散反而会降低渗透率。 展开更多

关键词 三轴应力 裂隙砂岩 力学特性 能量演化 渗流特性

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开挖顺序对PBA地铁车站竖向土压力分布影响 被引量：5

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作者 贾蓬 高登 刘冬桥 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期857-863,共7页

以北京地铁六号线PBA工法东四站为工程背景,分析了开挖顺序对小导洞和车站拱顶的竖向土压力分布的影响.结果表明:边导洞外侧拱脚竖向土压力约为内侧拱脚处的1.27倍,拱顶存在明显偏压现象,上下层边导洞外拱脚处竖向土压力分别约为土体自... 以北京地铁六号线PBA工法东四站为工程背景,分析了开挖顺序对小导洞和车站拱顶的竖向土压力分布的影响.结果表明:边导洞外侧拱脚竖向土压力约为内侧拱脚处的1.27倍,拱顶存在明显偏压现象,上下层边导洞外拱脚处竖向土压力分别约为土体自重应力1.1倍和1.2倍.中导洞竖向土压力受同层导洞开挖顺序影响,后施工的导洞其竖向土压力更大.拱顶竖向土压力主要受扣拱顺序影响,采用“先边后中”施工方案时,拱顶竖向土压力波动范围较大,边跨跨中竖向土压力最小约为自重应力0.77倍,拱与导洞相接部位竖向土压力最大约为自重应力1.05倍. 展开更多

关键词 PBA工法 竖向土压力 开挖顺序 小导洞 车站拱顶

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