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蠕变损伤煤岩分段增幅循环劣化机制 被引量:1
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作者 李杨杨 张士川 +3 位作者 沈宝堂 许亚栋 党金铭 侯嘉琦 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期64-76,共13页
受开挖影响,深部煤岩在高应力长时作用下产生明显的蠕变损伤,在工作面采动作用下已蠕变损伤的煤体突变失稳诱发冲击地压灾害,给深部煤柱安全回采造成了严重威胁。基于长时蠕变-循环载荷-卸围压试验,研究了初始蠕变损伤与循环载荷叠加作... 受开挖影响,深部煤岩在高应力长时作用下产生明显的蠕变损伤,在工作面采动作用下已蠕变损伤的煤体突变失稳诱发冲击地压灾害,给深部煤柱安全回采造成了严重威胁。基于长时蠕变-循环载荷-卸围压试验,研究了初始蠕变损伤与循环载荷叠加作用下煤岩劣化特性的演化规律,分析了循环载荷下不同应力区间煤岩的强度特征及累积损伤特性,探究了循环载荷次数对煤岩蠕变损伤效应的组合作用机制,揭示了蠕变损伤效应下煤岩变形破坏过程中能量的转化机理。结果表明:煤岩在循环载荷低应力区间内受蠕变预损伤效应影响较小,随应力水平区间的上升,煤岩的长时损伤越大且非线性劣化越明显,失稳后的破裂程度越剧烈;当蠕变应力处于弹性阶段内,蠕变可使经历周期载荷煤样在强化到劣化之间存在时长不超过16 h,在高应力区间内劣化作用才得到显著呈现;循环加卸载后期,加卸载变形模量随循环次数剧烈波动,不可逆形变稳定增加,预示煤样处于即将失稳破坏的“临界点”。基于损伤力学理论创建了蠕变与循环载荷叠加作用损伤演化模型,结合试验结果发现长时蠕变后的煤样因内部劣化程度较高,储存的能量较少,应力释放有所缓和,突变失稳现象不明显;煤样储能能力的大小在蠕变损伤时长方面同样存在“临界点”,较长的蠕变损伤时长可使试样存储的可释放弹性能减小,在一定程度上延缓了弹性能的释放,减小了发生动力灾害破坏的范围。研究成果将对减少遗煤长时蠕变诱冲灾害,提高采空区遗煤回采效率,推动矿区生态文明建设具有重要的工程意义。 展开更多
关键词 蠕变 循环载荷 卸围压 损伤煤岩 非线性劣化
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深部动压巷道卸-固协同控制技术研究
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作者 王书刚 熊怀鑫 +4 位作者 孙利辉 刘亮平 白忠 龙亚鑫 秦宇坤 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期57-66,共10页
针对深部动压巷道受高原岩应力、强烈采动应力的双重叠加扰动影响,巷道围岩频繁发生大变形、支护结构失效、反复维修等问题。以云驾岭矿八采区运输平巷受12805下工作面采动影响为工程背景,通过理论分析、岩石力学实验、数值模拟、现场... 针对深部动压巷道受高原岩应力、强烈采动应力的双重叠加扰动影响,巷道围岩频繁发生大变形、支护结构失效、反复维修等问题。以云驾岭矿八采区运输平巷受12805下工作面采动影响为工程背景,通过理论分析、岩石力学实验、数值模拟、现场监测等方法,研究动压扰动下巷道变形破坏规律,分析采动影响下巷道围岩大变形机理,提出扰动源巷道切顶卸压+动压扰动巷道“双壳”加固的联合治理技术。研究结果表明:深井巷道受高应力场和工作面动压扰动等双重叠加应力扰动影响,巷道围岩结构发生不可逆性强度损伤,围岩体应力强度普遍下降,导致动压巷道支护结构大面积失效,巷道围岩发生大变形破坏;扰动源巷道采用切顶卸压后,工作面侧向支承压力影响范围和应力传递强度均大幅度减小,为动压区巷道加强支护提供了稳定的应力环境,动压巷道采用双壳支护后,巷道破碎区岩体强度得到提高,围岩承载能力得到加强,抑制了动压巷道的变形破坏。现场试验结果表明:动压巷道围岩变形量控制在220 mm以内,锚杆(索)最大受力为极限破断力的54.7%,动压巷道围岩变形得到有效控制,锚杆(索)受力均在合理范围内,扰动源切顶卸压+动压巷道“双壳”支护的联合治理方案现场应用效果良好。 展开更多
关键词 开采扰动 循环加卸载 围岩大变形 切顶卸压 双壳支护
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竖井井壁结构设计理论研究现状及发展趋势 被引量:1
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作者 陈弦 张基伟 +4 位作者 张佳鑫 吴卫东 潘锋 张叔胤 张忍杰 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期32-50,共19页
随着我国深部矿产资源开发需求的不断增加,竖井井壁结构设计理论面临着严峻的挑战。尤其是在千米级深井建设中,传统设计理论的滞后性与复杂的地质条件之间的矛盾日益突出,亟需进行系统的理论研究与技术创新,以满足深部资源开发的实际需... 随着我国深部矿产资源开发需求的不断增加,竖井井壁结构设计理论面临着严峻的挑战。尤其是在千米级深井建设中,传统设计理论的滞后性与复杂的地质条件之间的矛盾日益突出,亟需进行系统的理论研究与技术创新,以满足深部资源开发的实际需求。系统梳理了单层、双层及复合井壁结构的发展历程,深入分析了其在不同地层环境下的力学响应特征。在此基础上,总结了传统井壁结构在深部高地应力、高渗透水压及高温耦合作用下的失效机制,并进一步揭示了井壁—围岩相互作用机理。通过构建多参数耦合的井壁厚度优化计算模型,定量评估了埋深、围岩强度等关键参数对承载力的影响,明确指出了传统设计在千米级深井中安全冗余不足的问题。基于上述研究,提出了多维参数耦合分析模型,将地质受力评估、结构体系优化与井壁设计理论有机结合,为适应深部复杂地质条件提供了新型结构优化方案。同时,通过对比分析了国内外竖井井壁设计规范中载荷结构法的理论体系及其工程适用性,系统探讨了各规范基于厚壁圆筒理论的差异化设计准则。总结了拉麦公式在浅层匀质岩体中具有普适性,但在深部复杂地质条件下存在显著局限;多姆克公式虽然改进了冻结壁厚度计算方法,但是其结果与实际工程需求存在深度悖反现象;包神公式引入流固耦合作用机制,实现了技术突破;锚注结构衬砌支护公式通过预锚注技术实现围岩—支护协同承载,为千米级深竖井设计提供了创新路径和理论框架。研究表明:(1)相较于传统圆形断面,椭圆形竖井在深部建井工程中展现出显著的稳定性优势,其特有的应力重分布特性可有效降低岩爆等动力灾害发生概率。(2)现有井壁稳定性理论体系在千米级以浅竖井工程中已初步验证有效,但在千米级以深竖井应用中尚未系统涵盖高地应力与温度应力的多场耦合效应,在结构参数动态优化、非均匀地质适配及深部多场耦合效应解析精度等方面存在亟待突破的技术瓶颈。(3)现行井壁设计规范提高了竖井井壁的安全性能,可为高水压环境下的支护设计与施工提供指导。(4)通过构建考虑围岩—支护动态响应的预锚注初期支护力学模型,建立了基于三维数值仿真的锚注结构衬砌支护理论体系,为深部复杂地层支护设计提供了理论基础。在上述分析的基础上,剖析了深竖井工程在超2000 m深度面临以下挑战:传统理论难以解析高水压、高地温和复杂应力的耦合效应;二维模型在三维应力场中的精度不足;化学腐蚀导致的材料劣化缺乏完善的评价体系。“十五五”乃至更长一段时间内,竖井井壁结构设计的研究应聚焦于以下方面:研发自适应应力调控与纳米复合增强材料;构建数字孪生平台,实现全生命周期管控;推动低碳化转型,推广3D打印再生混凝土技术;突破深部恶劣环境下的长效服役技术,开发多层梯度复合材料井壁,并优化椭圆形井壁的应力调控机制,提升极端条件下井壁的耐久性和可靠性。上述分析对于破解深部竖井工程中高地应力、高温、高水压多场耦合作用下的井壁失效难题具有参考意义。通过建立多维参数耦合分析模型及新型复合井壁技术体系,为千米级深井井壁结构设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 井壁结构 围岩荷载 水平地压理论 井壁与围岩相互作用 井壁厚度设计规范 椭圆形井壁
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倾斜煤层层状底板变形控制技术研究 被引量:1
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作者 高峻 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期68-74,共7页
针对071602工作面辅助运输巷原始支护方案无法有效控制巷道底鼓的情况,在原支护方案基础上提出“底板注浆+注浆锚杆(索)联合支护”方案。首先分析确定巷道底鼓变形破坏机理,建立锚固层状底板“组合梁”模型,确定巷道底鼓与底板围岩刚度... 针对071602工作面辅助运输巷原始支护方案无法有效控制巷道底鼓的情况,在原支护方案基础上提出“底板注浆+注浆锚杆(索)联合支护”方案。首先分析确定巷道底鼓变形破坏机理,建立锚固层状底板“组合梁”模型,确定巷道底鼓与底板围岩刚度呈负相关关系,与水平侧压力和垂直均布荷载呈正相关关系。其次,通过计算支护方案优化前后弹性模量变化值,在数值模拟分析中得出优化支护方案较原始支护方案支护应力提高0.44 MPa,小变形稳定区范围提高约1倍。最终,在现场实验中优化支护方案较原始支护方案顶底板移近量和两帮变形量分别减少1099 mm和503 mm,确定优化支护方案能够较好控制底鼓变形。 展开更多
关键词 锚固体 围岩控制 组合梁模型 刚度 水平侧压力 垂直均布荷载 弹性模量
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深部巷道围岩循环加卸载蠕变特性的相似模拟试验研究
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作者 卢小雨 张博文 +2 位作者 董春亮 谢雅 李直勇 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期129-136,共8页
为研究地下岩体巷道开挖后在复杂地应力作用下巷道围岩的蠕变效应,利用自主研发的相似模拟试验装置对由相似材料制作的模型进行循环加卸载。实验结果表明:在经历长期分级循环加卸载,模型在抗压强度的80%时发生了显著的巷道下沉现象,相... 为研究地下岩体巷道开挖后在复杂地应力作用下巷道围岩的蠕变效应,利用自主研发的相似模拟试验装置对由相似材料制作的模型进行循环加卸载。实验结果表明:在经历长期分级循环加卸载,模型在抗压强度的80%时发生了显著的巷道下沉现象,相比较巷道的半径下沉了1.8%;围岩应变随时间呈现蠕变特性,经历了瞬时应变、稳态应变、滞后弹性恢复应变及残余应变等多个阶段;随着载荷逐级增加,应变值和弹性恢复应变均呈上升趋势,但每级应变增量逐渐减小,反映了材料由弹性变形向塑性变形的过渡,显示出一定程度的永久变形;各点的体积应变趋势大致与其应变的变化趋势相同;由于载荷的施加改变了围岩的原始应力状态,产生了应力集中,在长时间的循环加卸载导致围岩发生蠕变,促使裂缝的出现及扩展。此外,裂缝的形成和发展进一步加剧了巷道的变形,导致巷道整体下沉,形状变得不规则。 展开更多
关键词 相似模拟 围岩蠕变 循环加卸载 应变分析 裂缝发展
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循环加卸载下高含水率煤样渗透率演化规律及微观机理研究
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作者 董凤宝 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期153-160,共8页
针对煤矿开采中煤柱因反复加卸载失稳而诱发的突水灾害问题,以长城一矿煤样为研究对象,通过不同围压下的循环加卸载渗透试验,并结合三维裂隙结构模拟,对剪切屈服后煤样在全应力-应变及塑性流动阶段的渗透率演化规律及其微观机理展开研... 针对煤矿开采中煤柱因反复加卸载失稳而诱发的突水灾害问题,以长城一矿煤样为研究对象,通过不同围压下的循环加卸载渗透试验,并结合三维裂隙结构模拟,对剪切屈服后煤样在全应力-应变及塑性流动阶段的渗透率演化规律及其微观机理展开研究。结果表明:(1)在全应力-应变过程中,煤样渗透率随轴向应变呈三阶段演化:弹性阶段因原生裂隙闭合而衰减,弹塑性阶段缓慢恢复至应力峰值时达最大,残余流动阶段则随应变持续增大而降低;(2)循环加卸载下,渗透率演化呈两阶段特征:卸载阶段随轴向应变减小而递增,反向加载阶段则先升后降;同一轴向应变下卸载渗透率低于加载值,形成椭圆滞回曲线,反映煤体内部不可逆损伤累积;(3)围压效应分析表明,随围压增大,煤样渗透率逐渐降低;(4)基于优化的模拟退火算法构建三维裂隙结构模型,发现围压增大导致孔隙压密、连通度降低且迂曲度增大,从微观角度阐明了渗透率的变化机理。 展开更多
关键词 塑性流动 循环加卸载 渗透率 模拟退火算法 三维裂隙重构 突水灾害 围压效应
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高渗压与循环加卸载环境下开挖卸荷岩体力学特性试验研究 被引量:8
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作者 陈兴周 白亚妮 +3 位作者 陈莉丽 马彬 王文瑞 龚盛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期737-745,共9页
探究高渗压与循环加卸载环境下深部开挖卸荷岩体力学特性的演化规律,有助于揭示复合荷载作用下工程开挖卸荷围岩的变形破坏机理。从区分开挖扰动强度与渗压量级入手,以高渗压环境下遭受开挖扰动的卸荷岩体为对象,开展了考虑特定孔压与... 探究高渗压与循环加卸载环境下深部开挖卸荷岩体力学特性的演化规律,有助于揭示复合荷载作用下工程开挖卸荷围岩的变形破坏机理。从区分开挖扰动强度与渗压量级入手,以高渗压环境下遭受开挖扰动的卸荷岩体为对象,开展了考虑特定孔压与循环荷载复合作用条件下的三轴加卸载试验。结果表明:(1)卸荷量级直接影响循环加卸载过程岩样的变形规律及其破坏强度,孔隙水压促进了岩样循环加卸载过程的拉剪破坏;(2)孔压增幅加剧了同量级卸荷岩样循环加卸载过程的延性变形及强度衰减,且卸荷岩样的轴向、环向与体积变形曲线均在2MPa孔压时产生波动;(3)伴随孔压增加,岩样卸荷量级为30%时的环向变形呈先增加后减小的趋势,而岩样卸荷量级为60%时的环向变形呈现先减小后增加的规律;(4)伴随卸荷量级与孔压增加,岩样破坏时端部裂隙的倾角逐渐增大,沿岩样轴向产生的拉剪破裂面愈加凸显。 展开更多
关键词 深部岩体 开挖卸荷 高渗压 循环加卸载 力学特性
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各向异性层状千枚岩渗透率及有效孔隙率试验研究 被引量:3
8
作者 王伟 陈超维 +3 位作者 刘世藩 曹亚军 段雪雷 聂文俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期445-451,共7页
采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同... 采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同时,岩样的初始气体渗透率k0随着层理倾角β的增大呈“W”型变化,在β=45°时取最大值;在围压循环加卸载过程中,气体渗透率先随围压的加载而减小,后随围压的卸载而增大,卸载时的气体渗透率小于加载时的渗透率;层状千枚岩有效孔隙率和气体渗透率呈指数关系;平行于层理方向的气体渗透率远大于垂直于层理方向的气体渗透率;岩样有效孔隙率和气体渗透率随偏应力变化经历初始压密阶段、线弹性阶段和塑性变形阶段,随着偏应力的增大,岩样有效孔隙率和气体渗透率先减小,接着保持稳定,最后快速增大,并在岩样应力-应变曲线斜率接近于0时达到最大值。 展开更多
关键词 层状岩石 各向异性 气体渗透率 有效孔隙率 常规三轴压缩 围压循环加卸载
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深埋三连拱隧道围岩压力计算方法 被引量:1
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作者 侯艳娟 张顶立 +2 位作者 李然 陈旭 齐伟伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3213-3226,共14页
基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法,考虑连拱隧道组合成拱作用,以及施工工序和中隔墙支撑作用,量化相邻简化导洞间的施工扰动,提出深埋三连拱隧道不同施工断面及工序下的载荷分布模型,进而改进了深埋三连拱隧道围岩压力的计算方法,... 基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法,考虑连拱隧道组合成拱作用,以及施工工序和中隔墙支撑作用,量化相邻简化导洞间的施工扰动,提出深埋三连拱隧道不同施工断面及工序下的载荷分布模型,进而改进了深埋三连拱隧道围岩压力的计算方法,结合八达岭长城站三连拱隧道工程,将理论结果与实测数据对比,验证计算方法的合理性.最后系统分析施工工序、中隔墙宽度和开挖跨度等因素对围岩压力的影响规律.结果表明:深埋三连拱隧道相互间的施工扰动影响无法忽视,次行洞、后行洞的开挖都会扩大先行洞上方松散破碎围岩区域,造成较为明显的偏压现象;当中隔墙岩体抗压强度较小时,增加中隔墙宽度难以改善围岩压力分布状态,当中隔墙岩体抗压强度较大时,增大宽度能够显著减小围岩压力;围岩条件越差,三连拱隧道各洞室所受围岩压力越大,同时偏压现象也更加明显.文章基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法所得出的计算方法,增加考虑了连拱隧道相邻洞室间的施工影响,揭示了三连拱隧道的偏压效应,填补了有关三连拱隧道围岩压力计算方法的研究空缺,为相关工程设计提供了重要参考. 展开更多
关键词 三连拱隧道 围岩压力 过程载荷 普氏理论 八达岭长城站
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特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术 被引量:11
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作者 李化敏 王文强 +1 位作者 王祖洸 孙浩 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期45-51,共7页
针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体... 针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强“锚-网-索”支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的“支卸协同”小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系。工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于700 mm,能够满足使用要求。 展开更多
关键词 特厚煤层 小煤柱 沿空掘巷 围岩控制 支卸协同 双层连续承载结构
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软硬不均地层盾构隧道荷载模式研究
11
作者 石钰锋 张涛 +3 位作者 阳军生 蒋亚龙 胡梦豪 代文超 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期123-134,共12页
系统考虑隧道埋深、滑移面形式、侧压力系数与地层的关联,提出一种适用于软硬不均地层的盾构隧道荷载模式。对于浅埋隧道,基于椭球体理论推导极限状态下滑移面为椭圆的侧压力系数及竖向松动土压力表达式,并构建力学平衡方程推导侧压力... 系统考虑隧道埋深、滑移面形式、侧压力系数与地层的关联,提出一种适用于软硬不均地层的盾构隧道荷载模式。对于浅埋隧道,基于椭球体理论推导极限状态下滑移面为椭圆的侧压力系数及竖向松动土压力表达式,并构建力学平衡方程推导侧压力计算式;对于深埋隧道,考虑软硬不均地层突变性并对太沙基理论滑移面宽度进行合理修正,推导对应的围岩压力计算式;再结合软硬不均地层分界线位于隧道水平中线上方、下方2类典型工况,推导出隧底反力表达式;最后结合工程实例对所提荷载模式进行验证。结果表明:与修正惯用法荷载体系相比,所提方法得到的软土-硬土隧道顶部、下半拱竖向土压力与实测值的误差分别缩小74%和172%;相较于软土-硬土隧道,该方法应用于土层-岩层隧道时,计算得到的下半拱竖向土压力、隧底侧向土压力与实测值的误差更小,即所提荷载计算模式更符合隧道实际受荷状态,且当隧道埋深与开挖直径之比较大以及下部地层越坚硬时,其适用性越强。 展开更多
关键词 盾构隧道 软硬不均地层 围岩压力 滑移面 荷载模式
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分级循环卸-加围压下粉砂岩的力学特征
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作者 苗胜军 段懿轩 +1 位作者 刘春康 卢新爱 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-8,共8页
针对不同的实际工程,开展不同应力路径的试验来研究岩体的力学特性是解决实际问题的关键。为研究粉砂岩在围压循环卸-加载特殊应力路径下的力学特征,采用MTS815岩石力学测试系统开展不同轴力水平下分级循环卸-加载围压试验,研究不同轴... 针对不同的实际工程,开展不同应力路径的试验来研究岩体的力学特性是解决实际问题的关键。为研究粉砂岩在围压循环卸-加载特殊应力路径下的力学特征,采用MTS815岩石力学测试系统开展不同轴力水平下分级循环卸-加载围压试验,研究不同轴力水平下轴、环向塑性应变及弹性模量的演化特征,并结合耗散能量的计算,分析能量演化与试件变形破坏之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,滞回环向应变增大方向移动,卸-加围压下应力-应变曲线逐渐闭合,滞回环间距整体表现为由“疏”到“密”的变化特征;单一变量时,围压卸载等级越低弹性模量越低,轴力水平越低弹性模量越高,弹性模量受轴力水平和围压卸载等级两种参量共同作用;单次循环中环向塑性应变在数值上总是大于对应的轴向塑性应变,循环卸-加围压特殊应力路径下,高轴力水平下岩石抵抗塑性变形的能力要强于低轴力水平;岩石破坏最终所耗散的总能量与轴力水平一定程度上呈线性正相关。 展开更多
关键词 粉砂岩 循环卸-加围压 塑性应变 耗散能量 岩石力学 应力路径
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活动门试验中土压力盒标定方法
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作者 李尧 董星 +2 位作者 杜旭超 郭张龙 陈厚先 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第23期10008-10014,共7页
为确保活动门试验结果的准确性,根据试验填土深度的不同,对一批相同型号的电阻式土压力盒进行了垂直方向上的分级加载和卸载标定,并考虑标定装置内壁摩擦力影响,修正了作用在土压力盒上的有效加载和卸载应力。通过对加卸载过程进行离散... 为确保活动门试验结果的准确性,根据试验填土深度的不同,对一批相同型号的电阻式土压力盒进行了垂直方向上的分级加载和卸载标定,并考虑标定装置内壁摩擦力影响,修正了作用在土压力盒上的有效加载和卸载应力。通过对加卸载过程进行离散元模拟,证明有效加载和卸应力修正方法较为合理。标定试验结果表明,加载过程中微应变量-有效应力曲线呈线性变化,可使用线性函数拟合;卸载过程中微应变量-有效应力曲线存在明显的滞后现象,且滞后程度随有效加载应力的增大而增大,可使用单指数曲线拟合。标定土压力盒后,开展了填土试验,结果表明土压力盒不宜在压力过小或填土深度过小时使用。 展开更多
关键词 土木工程 土压力盒 加载标定 卸载标定 离散元模拟 活动门试验
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浅埋倾斜层状围岩隧道变形破坏机制及地质偏压荷载计算方法研究 被引量:2
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作者 刘建友 房旭 +1 位作者 房倩 王军 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期101-107,共7页
为判别倾斜层状围岩地质偏压和计算偏压荷载,建立考虑倾斜层状围岩结构特征的抽屉模型,提出考虑倾斜层状围岩参数的地质偏压荷载系数计算方法与地质偏压判别标准,分析层状围岩产生地质偏压的影响因素和影响规律,明确倾斜层状围岩变形破... 为判别倾斜层状围岩地质偏压和计算偏压荷载,建立考虑倾斜层状围岩结构特征的抽屉模型,提出考虑倾斜层状围岩参数的地质偏压荷载系数计算方法与地质偏压判别标准,分析层状围岩产生地质偏压的影响因素和影响规律,明确倾斜层状围岩变形破坏机制。研究结果表明:1)岩层面内摩擦角、隧道埋深、岩层倾角对隧道衬砌地质偏压影响较大,隧道埋深与岩层面内摩擦角越大,隧道衬砌地质偏压越小;2)岩层倾角越大,隧道衬砌地质偏压越大。依托沐川县某隧道支护破损整治工程,通过地质偏压计算与病害机制的对比分析,验证了抽屉模型在描述层状围岩地质偏压方面的有效性。 展开更多
关键词 浅埋隧道 层状围岩 抽屉模型 地质偏压 荷载计算方法
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液氮冻融对饱水煤体力学特性的影响 被引量:1
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作者 齐消寒 谢文坤 +1 位作者 王品 朱同光 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期836-843,共8页
利用基于图像测量技术的新型高围压三轴可视测量系统对不同预处理和围压下的煤样进行三轴加卸荷实验.结果表明,在围压3、6、9 MPa时,液氮冻融煤样相较于干燥煤样抗压强度分别下降0.29%、33.93%、91.09%,经饱水后再用液氮冻融处理的煤样... 利用基于图像测量技术的新型高围压三轴可视测量系统对不同预处理和围压下的煤样进行三轴加卸荷实验.结果表明,在围压3、6、9 MPa时,液氮冻融煤样相较于干燥煤样抗压强度分别下降0.29%、33.93%、91.09%,经饱水后再用液氮冻融处理的煤样内部结构损伤更严重,脆性增加.液氮冻融煤样的轴向、径向、体应变值均小于干燥煤样,围压卸载实验的体应变大于轴压加载实验,饱水后再用液氮冻融处理及围压卸载的方式对煤样的致裂增透效果更好.液氮冻融处理后的煤样端面最大裂隙宽度增加220.83%,盒维数增加43.9%,实验后不能保持原有形状,呈块状与粉末状结合体.饱水后再用液氮冻融处理的煤样裂隙发育,内部结构损伤严重. 展开更多
关键词 液氮冻融 轴压加载 围压卸载 结构损伤
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基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究 被引量:1
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作者 李庆文 徐康康 +4 位作者 高翔 潘创创 钟宇奇 聂帆帆 高森林 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期44-61,共18页
为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验... 为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验证了细观模型的可靠性,并在此基础上开展了不同加轴压卸围压蠕变应力路径下砂质泥岩细观蠕变特性及能量演化规律研究。研究结果表明:3种轴-围增卸比下砂质泥岩应力-应变曲线均表现为应变硬化特征,峰值偏应力与总裂纹数随轴-围增卸比的增大而增大;设计了3种不同加轴压卸围压细观蠕变应力路径,在相同围压及其卸载速率下,随轴-围增卸比的增大,加速蠕变失稳阶段历时快速减少,轴-径应变极值的差值逐渐增大,且同阶段的轴向稳态蠕变速率也增大;随蠕变时间的增长,放顶煤和无煤柱开采的伯格斯接触占比呈先增加而后减小,保护层开采则呈先缓降后快速减小,且在同蠕变时间时,伯格斯接触占比与线性接触占比均随轴-围增卸比的增加而增长,平行黏结接触占比随轴-围增卸比的增加而下降;在相同围压及其卸载蠕变速率下,卸荷前砂质泥岩总能量以弹性能为主,卸荷后耗散能占主导地位,弹性能耗比初始阶段随轴应变的增加而呈非线性快速增长,后在前3个蠕变阶段呈“锯齿状”缓慢下降至加速蠕变阶段起始点,而后以较大速率突增,且增长速率随轴-围增卸比的增大而逐渐减小。 展开更多
关键词 砂质泥岩 PFC^(2D) 伯格斯-平行黏结接触 加轴压卸围压蠕变 弹性能耗比
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不同形式载荷煤体渗透率及其损伤试验研究 被引量:6
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作者 郭晓华 蔡卫 +1 位作者 马尚权 陈学习 《煤炭工程》 北大核心 2010年第5期76-79,共4页
通过试验测定煤体分别在不同轴压和围压加、卸载状态下的渗透率,并对试验结果进行拟合。结果表明,在加、卸载过程中,煤体渗透率随轴压呈负幂函数规律减小,随围压呈负指数规律减小;渗透率随围压的变化幅度远大于轴压,围压卸载后煤体渗透... 通过试验测定煤体分别在不同轴压和围压加、卸载状态下的渗透率,并对试验结果进行拟合。结果表明,在加、卸载过程中,煤体渗透率随轴压呈负幂函数规律减小,随围压呈负指数规律减小;渗透率随围压的变化幅度远大于轴压,围压卸载后煤体渗透率恢复程度远小于轴压;轴压和围压加、卸压过程煤体渗透率不可逆,出现渗透率损伤。 展开更多
关键词 渗透率 轴压加卸载 围压加卸载 非线性拟合 敏感性
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循环加卸载作用下砂岩孔隙度与渗透率演化规律试验研究 被引量:29
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作者 孔茜 王环玲 徐卫亚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1893-1900,共8页
研究砂岩在多次循环荷载作用下孔隙度及渗透率随荷载的变化规律,利用致密岩石惰性气体渗透率测试系统对砂岩进行了5次循环加卸载试验。试验结果表明:砂岩的孔隙度和渗透率随围压的增大而减小,循环加卸载过程中,砂岩的孔隙度、渗透率在... 研究砂岩在多次循环荷载作用下孔隙度及渗透率随荷载的变化规律,利用致密岩石惰性气体渗透率测试系统对砂岩进行了5次循环加卸载试验。试验结果表明:砂岩的孔隙度和渗透率随围压的增大而减小,循环加卸载过程中,砂岩的孔隙度、渗透率在加载阶段与卸载阶段的变化曲线均是不重合的。围压加载阶段孔隙度和渗透率随围压的变化关系均呈指数关系,在围压卸载阶段孔隙度与渗透率随围压变化均呈幂函数关系。砂岩在低围压条件下渗透率随围压变化的程度较大,在高围压条件下渗透率变化程度较小。加载阶段砂岩渗透率变化程度在第1次循环期间较大,从第2次循环开始由于岩样一定程度的压密渗透率随围压变化越来越小,而卸载阶段5次循环过程中渗透率随围压的减小而增大,但是循环次数增加过程中,渗透率的恢复程度相对于第一次循环越来越小。 展开更多
关键词 循环加卸载 孔隙度 渗透率 围压 砂岩
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荷载结构模型在拱顶空洞存在情况下的修正 被引量:19
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作者 应国刚 张顶立 +2 位作者 陈立平 房倩 张成平 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S1期181-185,共5页
文章以拱顶空洞为例,首先采用模型试验研究了空洞存在下空洞临近范围作用于衬砌结构上的围岩压力荷载的重分布,在此基础上提出了拱顶空洞存在下荷载-结构模型的修正方法,并加以算例分析。得到如下结论:(1)空洞的出现引起空洞临近范围围... 文章以拱顶空洞为例,首先采用模型试验研究了空洞存在下空洞临近范围作用于衬砌结构上的围岩压力荷载的重分布,在此基础上提出了拱顶空洞存在下荷载-结构模型的修正方法,并加以算例分析。得到如下结论:(1)空洞的出现引起空洞临近范围围岩压力荷载的重分布,在空洞两侧出现明显的应力集中;应力集中区的围岩压力荷载先增大后减小。(2)基于围岩压力荷载重分布的研究结果,提出了一种荷载结构模型的修正方法,经算例验证其计算结果与其他文献中室内模型试验的结果一致。(3)在空洞存在的情况下衬砌结构安全性评价中采用修正荷载结构模型比没有修正的模型更利于降低管理风险。 展开更多
关键词 衬砌背后空洞 荷载-结构模型 衬砌结构 围岩压力 荷载重分布
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地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究 被引量:51
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作者 姚爱军 张剑涛 +1 位作者 郭海峰 郭彦非 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2318-2326,2335,共10页
为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域的基坑工程为基础,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并对基坑底部与盾构... 为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域的基坑工程为基础,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并对基坑底部与盾构隧道顶部净距和基坑加载强度的影响进行了分析。研究结果表明:盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载过程中,随着基坑开挖卸荷的进行,盾构隧道逐步上浮,基坑开挖至底部时,竖向位移达到最大值;随着基坑加载的进行,竖向位移可得到适量恢复,最大竖向位移差及最大水平位移差均出现在基坑开挖卸荷完成阶段,此时应尽早完成基础底板封闭施工。基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道围土压力始终呈葫芦型对称分布,盾构隧道顶部及底部土压力较大,腰部土压力较小,基坑开挖卸荷完成后,长轴方向土压力明显减小,基坑加载完成后,土压力有所恢复,但并未达到最初状态。随着基坑底部与盾构隧道顶部净距的增加,盾构隧道结构位移、拱顶与拱底竖向位移差及水平收敛均逐步减小,当净距大于3 h(h为基坑深度)时,上方基坑卸荷-加载对盾构隧道影响逐步趋于轻微。在基坑加载强度为卸载强度的2倍时,盾构隧道竖向位移可恢复至最初状态。 展开更多
关键词 盾构隧道 土体卸荷 基坑加载 相似材料模型试验 土压力
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