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循环荷载下硬质层理砂岩疲劳损伤机制试验研究 被引量：3
1
作者 宋战平 程昀 +2 位作者 杨腾添 杨鹏涛 潘红伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期490-499,共10页
列车动载扰动作用下隧道基底围岩的变形开裂蕴含着复杂的力学损伤问题。为探究循环荷载下硬质层理砂岩的疲劳损伤演化机制,对层理砂岩进行了疲劳力学试验及电镜扫描试验。结果表明:层理砂岩的宏观裂隙与动态应力-应变曲线存在时效对应关... 列车动载扰动作用下隧道基底围岩的变形开裂蕴含着复杂的力学损伤问题。为探究循环荷载下硬质层理砂岩的疲劳损伤演化机制,对层理砂岩进行了疲劳力学试验及电镜扫描试验。结果表明:层理砂岩的宏观裂隙与动态应力-应变曲线存在时效对应关系,层理效应越明显,滞回环跃迁越显著。层理砂岩力学参数具有明显的层理劣化效应。随层理倾角增大,峰值强度呈缓慢衰减—快速降低—急剧增大的趋势,疲劳寿命与峰值强度呈正相关。弹性模量呈急剧增大—缓慢增大—趋于平缓或降低的趋势,周期比分界点为28.57%和81.81%。砂岩破裂模式与层理效应密切相关,包括张拉破裂(Ⅰ型和Ⅱ型)、斜剪破裂及复合破裂;张拉破裂Ⅱ型具有压杆效应,破裂面粗糙度略小;斜剪破裂面粗糙度显著降低,压—剪作用导致复合破裂断面出现破碎带和光滑断口。循环加卸载效应导致层理砂岩的临界损伤呈非线性快速增大—近似线性增长—非线性急剧增大演变,Logistic反函数损伤模型可很好描述临界损伤规律,疲劳敏感性顺序依次为斜剪破裂型>复合破裂型>张拉破裂型。 展开更多
关键词 岩石力学 循环荷载 层理砂岩 疲劳损伤 破裂机制
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浅埋隧道穿越充填型溶洞预加固技术
2
作者 李恒 付军恩 +2 位作者 杨腾添 姚懿德 马治中 《铁路技术创新》 2024年第1期113-119,共7页
为实现对铜川隧道大型充填型溶洞的安全快速处治,针对掌子面帷幕注浆与地表注浆2种加固方案进行模拟分析,对比2种加固方案下支护结构变形、受力、结构安全系数及围岩塑性区变形。结果表明:地表注浆与帷幕注浆方案变形规律基本一致,变形... 为实现对铜川隧道大型充填型溶洞的安全快速处治,针对掌子面帷幕注浆与地表注浆2种加固方案进行模拟分析,对比2种加固方案下支护结构变形、受力、结构安全系数及围岩塑性区变形。结果表明:地表注浆与帷幕注浆方案变形规律基本一致,变形峰值差仅0.2 mm(0.46%),拱顶位移变形差仅为2.4 mm(8.4%);帷幕注浆方案协调了隧道周边围岩受力、变形特性,隧道净空收敛变形与塑性变形区小于地表注浆方案,净空变形差为5.3 mm(59.6%);帷幕注浆与地表注浆方案支护结构安全系数分别为5.1、5.5,2种加固方案均可保证隧道安全施工。同时,从工期、成本投入及施工组织等方面出发,综合对比2种预加固方案的优缺点,推荐采用地表注浆加固方案。 展开更多
关键词 西延高铁 山岭隧道 充填型溶洞 溶洞处治 数值模拟 结构安全系数
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渗透压作用对灰岩孔隙结构演化规律影响的试验研究 被引量：14
3
作者 宋战平 程昀 +3 位作者 杨腾添 霍润科 王军保 刘新荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4607-4619,4643,共14页
富水隧道水岩作用的复杂性导致岩体内部孔隙结构的演化具有不稳定性,会诱发岩体的劣化、失稳等现象,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为探究贵阳下麦西隧道灰岩在渗透水压作用下溶蚀孔隙结构的演化规律,对不同渗透水处... 富水隧道水岩作用的复杂性导致岩体内部孔隙结构的演化具有不稳定性,会诱发岩体的劣化、失稳等现象,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为探究贵阳下麦西隧道灰岩在渗透水压作用下溶蚀孔隙结构的演化规律,对不同渗透水处理的灰岩试件进行了声发射、压汞、SEM及荧光光度试验,获得了灰岩溶蚀质量损失率、波形、频谱图、孔隙分布曲线及电镜扫描图像等。结果表明:灰岩质量损失率随渗透压增加呈缓慢增加-快速发展的发展趋势,渗透压分界点为6 MPa。随着渗透压增加,波形首波振幅逐渐衰减,波形曲线衰减较快且较早趋于稳定,波尾发育程度减缓。灰岩主频峰值逐渐衰减,由单峰向多峰演化,主频峰值与渗透压呈二次函数关系,且声波频率由(相对)高频段向低频段发展。溶蚀灰岩的大、中孔隙对渗透能力起到了决定性作用。随渗透压增加,灰岩累计进汞量呈指数函数增加,CaCO3和SiO2成分含量均呈指数函数变化。机械溶蚀较为敏感,化学溶蚀受溶蚀时间限制无法在短期内快速发展,机械溶蚀占据主导作用。建立的接触冲刷模型表明,渗透水的拖拽力取决于水流速度,而渗透压的提高则可增加单位体积的水压力梯度,进而提高水流速度。 展开更多
关键词 灰岩 渗透压 水岩作用 孔隙 溶蚀作用
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溶洞对隧道(洞)稳定性影响的数值试验及现场监测分析 被引量：36
4
作者 宋战平 杨腾添 +1 位作者 张丹锋 李宁 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第4期484-491,共8页
依托武都水库的导流隧洞工程建设,就既有岩溶溶洞对隧道(洞)稳定性的影响进行了跟踪现场施工的动态监测及数值模拟分析,就不同位置及尺寸的既有溶洞对隧道(洞)围岩受力、变形以及支护结构的受力特性的变化进行了深入研究.既有溶洞影响... 依托武都水库的导流隧洞工程建设,就既有岩溶溶洞对隧道(洞)稳定性的影响进行了跟踪现场施工的动态监测及数值模拟分析,就不同位置及尺寸的既有溶洞对隧道(洞)围岩受力、变形以及支护结构的受力特性的变化进行了深入研究.既有溶洞影响的数值模拟和现场监测分析表明:受顶部既有岩溶溶洞的影响,隧道(洞)围岩的变形特性明显不同于无溶洞时的变形特性,其围岩超前掌子面的先期变形量增加,即围岩位移具有明显的超前释放性.就变形量而言,当既有溶洞的尺寸大于隧洞最大跨度时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)顶拱沉降位移的减小,而当既有溶洞尺寸大于隧道(洞)的最大尺寸时,隧道(洞)顶拱位移反而增加.同时,既有顶部溶洞将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而随之增加.隧道(洞)边墙附近的既有侧边溶洞的出现将引起隧道(洞)水平收敛位移的增加,且位移的增加量随着既有溶洞尺寸的增加而增加.就支护结构受力特性而言,隧道(洞)边墙附近的既有溶洞的存在造成隧道(洞)近溶洞一侧喷层轴力的减小,而远离溶洞一侧喷层轴力的增加. 展开更多
关键词 隧道工程 溶洞 稳定性 现场测试 数值分析
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渗透-应力耦合作用下灰岩压缩破坏及声发射特性分析 被引量：14
5
作者 宋战平 程昀 +4 位作者 杨腾添 霍润科 王军保 刘新荣 周冠南 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2751-2759,共9页
富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用... 富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用自主研发的渗透-应力耦合试验装置进行了不同渗透水压下的单轴压缩破坏、声发射和压汞试验,分析了灰岩的应力-应变、峰值强度、特征应力、破裂和声发射特性以及劣化机制等。研究结果表明:随渗透水压力增大,灰岩压密阶段延长而弹性阶段相对缩短,峰值应力为指数衰减;闭合应力和损伤应力均随渗透水压力增加呈线性减小,而随峰值应力增大而增加,表明溶蚀作用增加了灰岩损伤敏感程度;渗透水压力对灰岩破裂形式未造成较大影响,以劈裂破坏为主,且碎块均匀度与渗透水压力、峰值应力均为指数关系;不同渗透水压力下,灰岩声发射振铃计数大致经历了“平静-发展-突增-跌落”过程,水岩作用弱化了灰岩结构稳定性,导致应变能提前释放;渗透水对灰岩具有溶蚀和引裂作用,随渗透水压力增加,单位质量孔隙体积呈指数增加,起裂应力呈线性衰减。研究结果可为地下富水岩体的开挖的稳定性及减防灾分析提供理论基础。 展开更多
关键词 渗透-应力耦合 灰岩 压缩破坏 声发射特性
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渗透压力作用下灰岩单轴压缩变形特性研究 被引量：4
6
作者 宋战平 肖珂辉 杨腾添 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第5期649-653,703,共6页
为探究渗透压力对灰岩单轴压缩变形特性的影响,本研究采用自主研发的注水压力系统对标准灰岩试件在不同渗透压力条件下注水72 h,然后利用600 kN型微机控制电液伺服岩石刚性试验机对注水后的试件进行单轴压缩试验,记录岩石的变形特性,并... 为探究渗透压力对灰岩单轴压缩变形特性的影响,本研究采用自主研发的注水压力系统对标准灰岩试件在不同渗透压力条件下注水72 h,然后利用600 kN型微机控制电液伺服岩石刚性试验机对注水后的试件进行单轴压缩试验,记录岩石的变形特性,并利用声发射设备采集岩石加压过程中的AE特性.引入闭峰比和闭损比的概念以减小岩石初始裂缝对实验结果的影响,实验结果表明:在不同的渗透压力下,岩石的变形阶段明显不同;且随着渗透压力的增加,岩石的各项力学特性均有不同程度的下降. 展开更多
关键词 单轴压缩 渗透压力 变形特性 强度
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软弱地层敞开式TBM超前注浆加固技术研究 被引量：10
7
作者 杨腾添 李恒 +1 位作者 周冠南 郭稳 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第5期858-864,共7页
为实现敞开式TBM施工过程中隧道围岩的机械化超前加固,降低软弱破碎地层中的隧洞塌方和TBM卡机风险,在传统敞开式TBM的基础上,引入超前钻注一体化装备,并建立配套的TBM超前加固技术。同时,为明确敞开式TBM钻注一体机超前加固效果,以阿... 为实现敞开式TBM施工过程中隧道围岩的机械化超前加固,降低软弱破碎地层中的隧洞塌方和TBM卡机风险,在传统敞开式TBM的基础上,引入超前钻注一体化装备,并建立配套的TBM超前加固技术。同时,为明确敞开式TBM钻注一体机超前加固效果,以阿勒泰某引水隧洞为背景,采用midas对加固前后敞开式TBM在2个特征循环段中的盾顶压应力及围岩变形情况进行分析,并结合实测数据对比研究超前加固技术的可靠性。结果表明:1)采用超前加固措施效果明显,同一位置处的盾顶压应力降幅达10%~90%;2)实测钢护盾顶部压应力同加固后的数值计算结果变化趋势基本一致,数值差异量控制在20%内,计算结果可靠性较高;3)采用钻注一体机进行超前注浆加固,能够满足岩体加固的要求,可提高施工效率。 展开更多
关键词 引水隧洞 软弱地层 钻注一体机 敞开式TBM 注浆加固
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运营期隧道衬砌非对称式破坏成因分析及数值模拟研究 被引量：1
8
作者 杨腾添 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2021年第4期525-533,共9页
宜万铁路广成山隧道K180+261~K180+306段边墙衬砌处发生纵向开裂、剥离,翘壳等灾害,隧道衬砌形成了典型的非对称式破坏模式.基于现场系统性的衬砌厚度、衬砌强度及衬砌侵限检测,并结合理论及数值模型分析了衬砌破坏模式及其孕育机制.研... 宜万铁路广成山隧道K180+261~K180+306段边墙衬砌处发生纵向开裂、剥离,翘壳等灾害,隧道衬砌形成了典型的非对称式破坏模式.基于现场系统性的衬砌厚度、衬砌强度及衬砌侵限检测,并结合理论及数值模型分析了衬砌破坏模式及其孕育机制.研究表明,隧道右边墙衬砌厚度不足、病害段衬砌强度偏低以及既有溶洞共同作用导致了病害的发生.临近既有溶洞侧与远离溶洞侧的围岩应力存在明显差异,靠近围岩溶洞侧出现明显的围岩应力集中现象,进而加剧了衬砌的变形破裂.相比二衬厚度不足,既有溶洞是影响隧道应力分布及衬砌剥落的主要因素.研究为类似隧道病害的整治提供理论依据. 展开更多
关键词 运营隧道 非对称破坏 衬砌剥落 溶洞 数值模拟
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应力卸载过程砂岩应力波传播及衰减特性试验研究 被引量：4
9
作者 程昀 宋战平 +2 位作者 金解放 王军保 杨腾添 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期151-158,共8页
由于岩体开挖卸载和原岩应力重新分布的复杂性,围岩体通常处于复杂的应力卸载环境中。为研究应力卸载过程砂岩应力波的传播及衰减特性,设计了长径比L/D≈65的条形试件,利用动静组合加载装置进行了不同轴向卸载应力下的小扰动撞击试验,... 由于岩体开挖卸载和原岩应力重新分布的复杂性,围岩体通常处于复杂的应力卸载环境中。为研究应力卸载过程砂岩应力波的传播及衰减特性,设计了长径比L/D≈65的条形试件,利用动静组合加载装置进行了不同轴向卸载应力下的小扰动撞击试验,测得了不同测点处的砂岩应力波信号,研究了不同卸载应力对应力波波形、纵波波速值、波峰的时空衰减规律、波峰及波峰衰减速率等的影响,并建立了经验规律模型。研究表明:砂岩是否具有卸载应力对应力波波形具有显著影响;随应力卸载,纵波波速呈“近似线性+非线性”衰减,波峰及其衰减率均呈指数变化;随距离和时间增加,波峰均呈指数衰减,且不同应力卸载阶段波峰的时空衰减具有不同敏感性;研究结果对爆破开挖条件下深部工程岩体稳定性分析提供了重要的理论参考。 展开更多
关键词 应力波 波形 纵波波速 波峰 衰减特性
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