动力扰动下底板突水前兆特征及危险性评价

1

作者 王俊光 杨松 +2 位作者 马峥 辛天宇 韦忠跟 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1671-1687,共17页

为深入研究动力扰动作用下底板突水灾变机制,设计了一种可施加动力扰动的巷道突水突泥试验系统,结合多场信息监测系统和动力扰动机械装置,开展了不同扰动频率和扰动幅值的底板突水相似模拟试验.试验结果表明,底板突水是开挖扰动、动力... 为深入研究动力扰动作用下底板突水灾变机制,设计了一种可施加动力扰动的巷道突水突泥试验系统,结合多场信息监测系统和动力扰动机械装置,开展了不同扰动频率和扰动幅值的底板突水相似模拟试验.试验结果表明,底板突水是开挖扰动、动力扰动和承压水渗流共同作用的结果,突水前兆特征为土压力下降、水压力急剧上升和声发射事件大量产生.随着扰动幅值和频率增大,突水压力逐渐下降、突水时土压力逐渐增大、突水时间逐渐提前,三者对扰动幅值敏感程度更高.基于Hoek-Brown强度破坏准则,引入岩体扰动系数,建立了动力扰动作用下底板突水点的P-M临界方程,该方程在矿井底板突水危险性预测评价时综合准确度达87.6%,适用性良好.通过动力扰动下P-M临界曲线对唐家会矿井钻孔结果预测,发现矿井南部部分钻孔P-M结果高于临界曲线,结合矿区实际情况,判定矿场北部安全度最高,中部(主采区)较低,南部和西南部突水风险最高.研究成果为巷道底板突水预测预防提供了理论指导,对保障煤矿安全生产具有重要意义. 展开更多

关键词 底板突水 相似模拟试验 动力扰动 前兆特征 危险性评价

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静载和动力扰动联合作用下砂岩时滞性破坏试验研究 被引量：1

2

作者 黄叶宁 邓华锋 +4 位作者 李建林 王明洋 张景昱 周书桓 徐鹏飞 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期213-224,共12页

地下工程施工过程中岩爆的发生与岩石时滞性破坏特性密切相关,而且开挖爆破、机械钻凿等动力扰动直接影响岩爆的形成过程。基于此,特开展不同幅值和频率动力扰动作用下的砂岩时滞性破坏试验,分析动力扰动作用对岩石时滞性破坏的影响规... 地下工程施工过程中岩爆的发生与岩石时滞性破坏特性密切相关,而且开挖爆破、机械钻凿等动力扰动直接影响岩爆的形成过程。基于此,特开展不同幅值和频率动力扰动作用下的砂岩时滞性破坏试验,分析动力扰动作用对岩石时滞性破坏的影响规律及机制。研究表明:(1)不同幅值(8%~24%)和频率(0.2~1.0 Hz)扰动作用下岩样破坏孕育时间显著缩短,相较无扰动作用岩样破坏孕育时间缩短了39.49%~98.21%;随着扰动荷载频率和幅值增大,岩样加速变形阶段持续时间占比逐渐减小,破坏突发性增强。(2)随着扰动荷载幅值和频率增加,岩样破坏时的片状剥落现象逐渐减弱,裂纹产生的随机性明显增强,说明动力扰动荷载改变了岩样的时滞性破坏形式和程度。(3)动力扰动作用下岩样损伤变量随扰动时间呈倒S型增长规律,建立了考虑静载和动力扰动作用的岩石时滞性累积损伤模型。(4)静力加载阶段岩样积聚大量弹性能并造成初始损伤,动力扰动作用加剧了损伤演化进程并不断诱发新的损伤,扰动作用幅值和频率增加均会加速岩石损伤进程,使得试样承载能力下降,进而诱发岩爆。相关研究成果可为深部岩体工程动力触发时滞性岩爆分析解释提供较好的参考。 展开更多

关键词 动力扰动 时滞性 岩爆 幅值 频率 能量

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增建隧道爆破施工对既有隧道动力扰动影响研究

3

作者 郑晓卿 徐凯 +4 位作者 张雨帆 于广涛 彭万标 陈川 刘东星 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1789-1796,共8页

为揭示隧道爆破荷载作用下既有隧道的动力扰动特征,采用数值模拟和相似模型试验结合的方法,从应力、振速和结构振频等因素研究了爆破振动对既有隧道衬砌结构的影响。结果表明:既有隧道结构迎爆侧受到的振动荷载和应力影响显著大于背爆侧... 为揭示隧道爆破荷载作用下既有隧道的动力扰动特征,采用数值模拟和相似模型试验结合的方法,从应力、振速和结构振频等因素研究了爆破振动对既有隧道衬砌结构的影响。结果表明:既有隧道结构迎爆侧受到的振动荷载和应力影响显著大于背爆侧;迎爆侧右拱腰处所受有效应力峰值最大,易首先出现拉伸破坏,且检测面前后5 m范围内振动应力衰减较小,需重点监测;最大振动速度在迎爆侧边墙处最大,拱腰次之,仰拱最小,右边墙处可能因振动速度过大而最先产生破坏;右边墙处受到的X方向应力波远大于其他方向,产生较大振动频率,随着爆破距离增加,振动峰值减小,其中Z方向减小幅度最大。 展开更多

关键词 安全工程 隧道爆破 动力扰动 爆破振动

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弱动力扰动作用下岩石微裂隙演化特征及灾害防控 被引量：2

4

作者 姜明伟 梁运涛 +5 位作者 冯文彬 李海涛 周睿 郭宝龙 刘洋 马举 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期166-176,共11页

【目的】高应力叠加弱动力扰动是诱发冲击地压的关键因素,但不同扰动幅值、频率、卸载范围下的岩石微裂纹扩展特征和能量耗散规律尚不明确,无法为冲击地压防治提供技术支撑。【方法】基于真三轴卸载动力扰动试验,分析了不同扰动幅值(5、... 【目的】高应力叠加弱动力扰动是诱发冲击地压的关键因素,但不同扰动幅值、频率、卸载范围下的岩石微裂纹扩展特征和能量耗散规律尚不明确,无法为冲击地压防治提供技术支撑。【方法】基于真三轴卸载动力扰动试验,分析了不同扰动幅值(5、10 MPa)、频率(4、10 Hz)、三向应力卸载(0、12MPa)下深部围岩失稳破坏规律,并结合SEM扫描分析了岩石微裂隙特征。通过锚杆拉拔试验,优化了锚杆肋间距和肋高,提高了其吸能支护作用,提出了“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”组合支护技术。利用传感器对巷道进行长期监测,得到治理前后压力与振动数据。【结果和结论】研究表明:(1)随着扰动幅值和频率的增加,裂纹增加显著且不规则,岩石断口的方向分形维数降低。当扰动为10MPa、10Hz时,分形维数降至最低值0.62,孔隙方向角80°~120°孔隙定向频率达到最大值的52%,约为原始岩石的1.68倍。说明岩石受扰动后颗粒的应力不均匀,导致应力集中,断裂方向明显。(2)随着扰动幅值和频率的增加,SEM图像的微孔隙面积先快速增加,后缓慢增加且增加趋势越来越小。扰动频率每增加2 Hz,岩石微裂隙面积增加约24.13%。(3)现场测试表明随着锚杆肋间距和肋高增加,拉拔曲线形态由“弹塑性阶段-破坏失效阶段-残余阶段”逐渐过渡为“弹塑性阶段-微量屈服阶段-大量强化阶段-破坏失效阶段-残余阶段”,肋间距48mm、肋高2mm的螺纹钢锚杆吸能效果最好。经现场监测可将巷道压力稳定在36 N左右,峰值加速度控制在8000mm/s^(2)以内。研究揭示了卸载动力扰动作用下围岩破坏及能量释放规律,提出的“吸能锚杆-低阻抗混凝土注浆-喷浆-挂网”支护技术,可为类似深部工程提供理论指导。 展开更多

关键词 真三轴试验 冲击地压 SEM扫描 微裂隙 吸能锚杆 弱动力扰动

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大理岩在高应力状态下受小幅循环动力扰动的力学试验 被引量：27

5

作者 唐礼忠 武建力 +2 位作者 刘涛 朱俊 舒计步 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期4300-4307,共8页

岩石在高应力状态下受循环动力扰动作用的力学性能是影响深部岩体工程长期稳定性的重要因素。在MTS-322电液伺服试验机上,分别改变平均应力和循环应力幅值对深部大理岩试样进行高应力下的单轴小幅循环动力扰动试验。结果表明:循环动力... 岩石在高应力状态下受循环动力扰动作用的力学性能是影响深部岩体工程长期稳定性的重要因素。在MTS-322电液伺服试验机上,分别改变平均应力和循环应力幅值对深部大理岩试样进行高应力下的单轴小幅循环动力扰动试验。结果表明:循环动力扰动的上限应力小于一定值时,动力扰动对岩石抵抗变形的能力起强化作用;随着平均应力的提高,每次循环动力扰动周期内岩石的变形量增大、岩石破坏的动力扰动数则呈指数减少;当上限应力与岩石静力强度相近时,平均应力和循环应力幅值的改变对岩石的疲劳寿命具有明显影响,它们与破坏时的循环数之间呈负指数关系;随着循环数的增加,不可逆变形和损伤变量均呈现先快速增大、然后低速增加和最后高速增长直至岩石破坏的变化规律,变形模量则呈先急剧增大、然后缓慢减小至最后急剧减小的变化规律,不同应力幅值对岩石损伤的发展速率和发展阶段具有明显影响;静力和循环动力扰动共同作用条件下,大理岩的破坏表现出剪切和张拉疲劳2种特征。 展开更多

关键词 大理岩 高应力 循环动力扰动 应变 损伤变量 破坏形态

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深部岩巷在动力扰动下的破坏机理分析 被引量：42

6

作者 左宇军 唐春安 +1 位作者 朱万成 谭志宏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期742-746,共5页

结合某巷道工程实例,利用新开发的动态版岩石破裂过程分析系统RFPA2D分析了动力扰动对深部岩巷破坏过程的影响,从细观角度分析了不同深度或受不同静压力的岩石巷道在动力扰动下的破坏规律.结果表明,对于不同埋深的巷道,所受应力状态不同... 结合某巷道工程实例,利用新开发的动态版岩石破裂过程分析系统RFPA2D分析了动力扰动对深部岩巷破坏过程的影响,从细观角度分析了不同深度或受不同静压力的岩石巷道在动力扰动下的破坏规律.结果表明,对于不同埋深的巷道,所受应力状态不同,则所处稳定状态也不同.当巷道埋深较小时,处于较稳定状态;当巷道埋深较大时,越来越接近临界稳定状态,较小的扰动便可以导致裂纹的大规模瞬时动力扩展,诱发巷道的失稳破坏,并伴随着应变能的高速释放.深部巷道所受静压较大,在动力扰动下比浅部巷道更易发生失稳破坏. 展开更多

关键词 深部岩巷 动力扰动 失稳破坏 非均匀性 数值模拟

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动力扰动下深部采空区围岩力学响应及充填作用效果 被引量：18

7

作者 唐礼忠 周建雄 +2 位作者 张君 李夕兵 舒计步 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期623-628,共6页

针对深部采空区承受高静载同时受到周边采场爆破地震波扰动的具体情况,为研究采场围岩的稳定性,应用应力波方法分析了采空区围岩受到侧崩时的动力响应及充填的支护效果,采用有限差分软件FLAC3D模拟了安徽省铜陵的冬瓜山铜矿典型采场受... 针对深部采空区承受高静载同时受到周边采场爆破地震波扰动的具体情况,为研究采场围岩的稳定性,应用应力波方法分析了采空区围岩受到侧崩时的动力响应及充填的支护效果,采用有限差分软件FLAC3D模拟了安徽省铜陵的冬瓜山铜矿典型采场受到周边开采爆破侧崩时的动力特征及全尾胶充填的支护效果。分析结果表明:爆炸地震波传播过程中,围岩应力场受到扰动,采空区自由面振动速度幅值约为围岩内部的2倍,围岩产生新的塑性变形,质点位移增加;对采场进行充填能够降低接触面振动速度,减少围岩塑性变形及质点位移,从而保护了采场间柱,提高采场围岩稳定性。 展开更多

关键词 采空区 高应力 动力扰动 力学响应 充填效果 数值模拟

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高静载条件下受频繁动力扰动时蛇纹岩动力学特性研究 被引量：14

8

作者 唐礼忠 程露萍 +3 位作者 王春 舒计步 武建力 陈源 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2737-2745,共9页

基于改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动静组合加载试验系统,进行了在不同静力轴压条件下受频繁动力扰动作用的动力学试验,研究蛇纹岩在高静载下受频繁冲击扰动过程中的动态变形特性、动态峰值应力和应变、能量变化规律和岩石破坏模... 基于改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动静组合加载试验系统,进行了在不同静力轴压条件下受频繁动力扰动作用的动力学试验,研究蛇纹岩在高静载下受频繁冲击扰动过程中的动态变形特性、动态峰值应力和应变、能量变化规律和岩石破坏模式等动力学特性。研究结果表明:高静载条件下受频繁冲击扰动作用时,在动态峰值应力前,动态应力与应变呈正相关关系,而在动态峰值应力后,出现变形回弹和不回弹两种现象;随着动力扰动次数的增加,岩石动态峰值应力减小、动态峰值应变增大、动态变形模量减小、岩石由释放能量向吸收能量方向转化;随着预加静力轴压的增大,单次冲击过程中岩石损伤加剧,岩石破坏需要的扰动冲击次数减少,同时岩石由拉伸破坏模式向压剪破坏模式转变,破坏块度由小变大、均匀度降低。试验结果对揭示深部岩体承受高地应力和频繁开挖爆破等动力扰动作用下的破坏机制具有重要意义,同时为工程实际中通过调整围岩静应力状态和爆破以提高围岩长期稳定性的可行性提供了室内试验支持。 展开更多

关键词 蛇纹岩 高静载 频繁动力扰动 动态变形特征 能量规律 破坏模式

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动力扰动诱发承压水底板关键层失稳的突变理论研究 被引量：28

9

作者 左宇军 李术才 +1 位作者 秦泗凤 李利平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2361-2366,共6页

应用突变理论建立了承压水底板关键层在动力扰动下失稳的双尖点突变模型,探讨了动力扰动诱发煤层底板关键层失稳的机制,给出了关键层在动力扰动下失稳的判据,揭示了关键层动力失稳的机理。研究表明,关键层破坏与否,不仅取决于关键层的... 应用突变理论建立了承压水底板关键层在动力扰动下失稳的双尖点突变模型,探讨了动力扰动诱发煤层底板关键层失稳的机制,给出了关键层在动力扰动下失稳的判据,揭示了关键层动力失稳的机理。研究表明,关键层破坏与否,不仅取决于关键层的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;承压水等静载荷作用对关键层结构振动频率的变化有一定的影响;对于受承压水等静载荷作用的底板关键层,不同的动压,如扰动的幅度、作用时间和频率的不同组合会对底板关键层结构产生不同的影响,有的是弹性振动,有的是稳定破坏,有的是突然断裂或失稳。 展开更多

关键词 突水 承压水底板关键层 动力扰动 突变 稳定性

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动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的数值模拟 被引量：28

10

作者 宋希贤 左宇军 王宪 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3158-3165,共8页

为探索动力扰动下深部巷道围岩稳定的控制方法,在分析钻孔卸压作用机理的基础上探讨卸压孔与锚杆联合支护技术。结合某一巷道围岩,采用RFPA2D-Dynamic数值软件,在模拟静载荷作用下巷道破坏机理的基础上,模拟和分析动载荷作用下巷道围岩... 为探索动力扰动下深部巷道围岩稳定的控制方法,在分析钻孔卸压作用机理的基础上探讨卸压孔与锚杆联合支护技术。结合某一巷道围岩,采用RFPA2D-Dynamic数值软件,在模拟静载荷作用下巷道破坏机理的基础上,模拟和分析动载荷作用下巷道围岩动态损伤破坏发展以及围岩中应力场重新分布的过程,揭示动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的作用机理。研究结果表明:卸压孔与锚杆联合支护使巷道围岩自身形成承载结构并使高应力向深部转移,改善围岩中的应力环境,取得较理想的支护效果。因此,卸压孔与锚杆联合支护技术的研究对寻求深部巷道围岩稳定的控制方法具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 动力扰动 深部巷道 卸压钻孔 联合支护 数值模拟

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动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置研制与应用研究 被引量：8

11

作者 崔国建 张传庆 +4 位作者 周辉 卢景景 高阳 胡明明 胡大伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1727-1737,共11页

动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静... 动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静态荷载、多种法向边界条件、复杂波形宽频率动力扰动荷载(0.5~50 Hz)及宽频剪切速率(0.0001~10 mm/s)的法向和切向加载系统,施加冲击动力扰动荷载的摆锤冲击系统,开展循环往复剪切试验的剪切盒,数据采集和控制系统。通过控制软件编程,可开展不同剪切速率下恒定法向荷载、恒定法向刚度、卸法向荷载、变法向刚度和动态法向荷载条件下岩石结构面单调或循环剪切试验,静载叠加动载剪切试验,速率和应力阶跃试验和摆锤冲击剪切试验等。应用该装置开展了初步的试验研究,验证了试验过程中该装置具有良好的稳定性和准确性。该装置的研发对认识动力扰动作用下岩石结构面的响应特征,深入理解地震、岩爆等强动力型地质灾害的岩石结构面活化失稳触发效应及致灾机制具有重要的科学意义和工程价值。 展开更多

关键词 岩石结构面 动力扰动 阶跃试验 地震监测预报

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太湖沉积物的分布和动力扰动下最大侵蚀深度的确定 被引量：17

12

作者 罗潋葱 秦伯强 朱广伟 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2004年第1期9-14,共6页

利用 2 0 0 2年对太湖沉积物空间分布的调查数据 ,将太湖划分成 69× 69个网格 ,利用最优插值法对整个太湖的沉积物总量进行了计算 ,得出太湖沉积物的蓄积量大约在 1 8 5 7亿m3左右 ,主要分布在西部沿岸和北部的梅梁湾 ,在湖心和东... 利用 2 0 0 2年对太湖沉积物空间分布的调查数据 ,将太湖划分成 69× 69个网格 ,利用最优插值法对整个太湖的沉积物总量进行了计算 ,得出太湖沉积物的蓄积量大约在 1 8 5 7亿m3左右 ,主要分布在西部沿岸和北部的梅梁湾 ,在湖心和东太湖 ,沉积物覆盖量很小 ,有泥区面积占整个水面积的 47 45 % ,在 60 %的有泥区中 ,沉积物厚度集中在 2 5m以下 ,小于 5 0cm和大于 3 5m的有泥区面积所占比例不大。此外 ,利用Shields方法计算了太湖沉积物上层 1m内不同深度上的临界切应力 ,采用SMB浅水波动模式 ,计算了夏季受东南风和冬季受西北风影响下的波切应力值 ,确定了不同扰动所能引起的最大侵蚀深度。计算结果说明 ,无论上述何种风向情况下 ,能产生悬浮的临界风速大约在 5 0m s左右 ,当风速大于临界风速时 ,悬浮深度随着风速的增加而增大 ,当风速达到 2 0 0m s时所能引起的最大侵蚀深度均在 3 0cm左右。 展开更多

关键词 太湖 沉积物 动力扰动 侵蚀深度 最优插值法

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动力扰动下采空区围岩非线性响应演化特性分析 被引量：9

13

作者 贾楠 吴超 +2 位作者 罗周全 石东平 谢承煜 《爆破》 CSCD 北大核心 2016年第3期10-16,共7页

为更好地再现地下金属矿深部采空区爆破扰动响应模型,将实测并去噪的爆破振动曲线作为动力加载,运用三维动力有限差分法,揭示围岩非线性演化特性并探讨采动顺序对其稳定性影响。动力扰动下,采空区顶、底板的最大、最小主应力明显大于其... 为更好地再现地下金属矿深部采空区爆破扰动响应模型,将实测并去噪的爆破振动曲线作为动力加载,运用三维动力有限差分法,揭示围岩非线性演化特性并探讨采动顺序对其稳定性影响。动力扰动下,采空区顶、底板的最大、最小主应力明显大于其它部位,且出现拉应力;质点爆破振动监测时程曲线非线性特性强烈;垂直振动速度主要集中于采空区顶、底板,最大值25.2 cm/s。爆破瞬间,采空区东帮(先开挖侧)水平动位移值呈非线性上升,出现较大的动应力集中系数波动幅度和水平振动速度最大值(21.9 cm/s);塑性区也主要集中于东帮围岩且剪应变增量也相对较大。研究表明:采动顺序一定程度上影响了围岩稳定性,并且依据动力响应特性分析结果调整参数后的爆破设计有效控制了爆破边界,提高采场稳定性。 展开更多

关键词 采空区围岩 动力扰动 非线性响应 演化特性 实测验证

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动力扰动作用下充填体的力学响应研究 被引量：8

14

作者 邓红卫 罗黎明 +1 位作者 李爽 胡建华 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期62-67,共6页

稳定的充填体是二步骤矿房回采的安全保障。在采矿动力作用下实现充填体的稳定性预测,是二步开采的安全控制关键。为了研究不同扰动幅值下充填体的动力响应规律,以某矿山工程为研究对象,采用Midas/GTS与FLAC3D数值模拟技术,建立了充填... 稳定的充填体是二步骤矿房回采的安全保障。在采矿动力作用下实现充填体的稳定性预测,是二步开采的安全控制关键。为了研究不同扰动幅值下充填体的动力响应规律,以某矿山工程为研究对象,采用Midas/GTS与FLAC3D数值模拟技术,建立了充填体动力稳定性分析的三维数值模型并进行了数值模拟分析。研究结果表明：动力扰动作用下,充填体暴露面的破坏区域由四周逐渐向中心扩展,并随着动力扰动幅值的增加,充填体暴露面破坏区域逐渐增大直至贯通破坏;充填体暴露面质点峰值振动速度随着动力扰动峰值的增加而增加,并得出了适用于该矿充填体暴露面振动峰值速度与动力扰动幅值之间的函数关系。距动力加载面越远,充填体内部质点峰值振动速度越小,且距动力加载面0~12 m处,质点峰值振动速度衰减较慢,从12~20 m质点峰值振动速度下降趋势最为明显。 展开更多

关键词 动力扰动 充填体 数值分析 力学响应

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高静应力卸载过程中频繁动力扰动作用下岩石的动力学特性 被引量：5

15

作者 唐礼忠 陈源 +3 位作者 王春 刘涛 韦永恒 邓丽凡 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1728-1736,共9页

利用改进的岩石动静组合加载SHPB试验系统,开展矽卡岩在不同静力轴压水平上以不同卸载速率的卸载过程中受频繁动力扰动作用的动力学试验,研究矽卡岩在高静应力卸载过程中受频繁动力扰动作用下的动力学特性,重点讨论静力轴压大小和卸载... 利用改进的岩石动静组合加载SHPB试验系统,开展矽卡岩在不同静力轴压水平上以不同卸载速率的卸载过程中受频繁动力扰动作用的动力学试验,研究矽卡岩在高静应力卸载过程中受频繁动力扰动作用下的动力学特性,重点讨论静力轴压大小和卸载速率对岩石受频繁动力扰动时的动力学特性的影响。结果表明:当卸载轴压一定时,累计扰动冲击次数与卸载速率成线性正相关关系;而当卸载速率一定时,累计扰动冲击次数与轴压成线性负相关关系;随着轴压卸载速率的增大,当卸载轴压较小时,动态变形模量先增大后减小;而当轴压较大时,动态变形模量持续减小;岩石动态峰值应力与动力扰动次数呈二次函数关系,但随卸载速率的增加,动态峰值应力与扰动冲击次数关系逐渐过度为线性负相关关系;最大动态应变与扰动冲击次数呈正相关关系。 展开更多

关键词 岩石力学 动静组合加载 高静应力 轴压卸载速率 动力学特性 频繁动力扰动

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动力扰动下深部出矿巷道围岩的变形特征 被引量：8

16

作者 王春 王成 +2 位作者 熊祖强 程露萍 王怀彬 《黄金科学技术》 CSCD 2019年第2期232-240,共9页

以冬瓜山铜矿井下900 m深处的出矿巷道作为研究对象,基于"隔一采一充一"阶段凿岩、分段崩落的回采方案,利用FLAC3D数值模拟软件研究了静动态开挖过程中出矿巷道围岩的变形特征。模拟相关岩体力学参数由三轴压缩及频繁冲击扰... 以冬瓜山铜矿井下900 m深处的出矿巷道作为研究对象,基于"隔一采一充一"阶段凿岩、分段崩落的回采方案,利用FLAC3D数值模拟软件研究了静动态开挖过程中出矿巷道围岩的变形特征。模拟相关岩体力学参数由三轴压缩及频繁冲击扰动试验数据折减获得,采用Mohr-Coulomb模型进行静态开挖分析,结合Strain-Softening模型进行动态扰动影响模拟分析。研究结果表明:爆破产生的扰动促使围岩变形加剧,但不会改变静态开挖时围岩变形演化的规律;开挖时巷道周边产生应力卸荷现象,且顶板出现拉应力,靠近采场巷道两帮应力离散性大,造成顶板易产生拉伸破坏,靠近采场巷道两帮易发生片帮;结合深部出矿巷道实际稳定情况,推测巷道顶板及靠近采场部位易产生破坏,需加强支护,其余部位稳定性相对较好。 展开更多

关键词 深部开采 动力扰动 采矿方案 数值模拟 出矿巷道 变形特征

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动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性 被引量：13

17

作者 吴秋红 赵伏军 +3 位作者 王世鸣 周志华 王斌 李玉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期942-950,1004,共10页

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚... 深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明:初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷(如二次冲击、岩体挤压)作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。 展开更多

关键词 动力扰动 高应力 分离式霍普金森压杆 全长黏结锚杆 力学响应

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动力扰动和高温联合作用下砂岩力学特性及破坏特征 被引量：6

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作者 任松 李凯鑫 张平 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1087-1097,共11页

为分析不同动力扰动和温度条件下砂岩的力学特性和破坏特征,开展了单轴压缩试验和声发射试验。首先,对中粒径砂岩试件进行不同温度的加热;其次,进行单轴压缩并全过程监测声发射信号;最后,结合峰值应变、单轴抗压强度等数据,分析砂岩的... 为分析不同动力扰动和温度条件下砂岩的力学特性和破坏特征,开展了单轴压缩试验和声发射试验。首先,对中粒径砂岩试件进行不同温度的加热;其次,进行单轴压缩并全过程监测声发射信号;最后,结合峰值应变、单轴抗压强度等数据,分析砂岩的力学特性及破坏特征。研究结果表明:循环扰动和温度作用对岩石强度影响极大,无循环扰动的试件抗压强度随温度升高而先上升后下降,其余试件抗压强度与两者呈负相关,且受温度影响更为显著;砂岩峰值应变随着温度升高呈先降低后上升的趋势,200℃为该类砂岩的拐点,砂岩峰值应变与循环扰动幅度呈正相关,有加速上升趋势,且对温度变化更敏感;试件临近破坏时,内部裂纹发展情况存在突变,R_(A)(上升时间与幅值之比)和FA(平均频率)的分布明显变化。F_(A)/R_(A)>K的声发射信号急剧减少、FA/RA<K的声发射信号陡然增多,新产生的裂纹中剪切裂纹占比很大,这种F_(A)/R_(A)的波动与实际物理过程一致且更提前,可作为岩石破坏先兆;随着循环幅度和温度增大,试件内部新产生裂纹的主要形式由张拉裂纹向剪切裂纹逐渐转变,试件的宏观破坏形式也由脆性破坏向延性破坏逐渐转变。 展开更多

关键词 动力扰动 高温 砂岩 声发射 破坏模式

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动力扰动诱发巷帮煤体冲击矿压机制研究 被引量：7

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作者 梁冰 汪北方 +1 位作者 李刚 穆贵清 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期13-18,共6页

基于煤岩介质的动力扰动载荷理论,对动力扰动诱发深埋巷道帮部煤体冲击矿压机制进行了研究。利用FLAC3D软件数值模拟了深埋巷道围岩,尤其是帮部煤体对动力扰动的响应。结果表明,随扰动载荷增加,巷道围岩速度、应力和位移均产生了急剧变... 基于煤岩介质的动力扰动载荷理论,对动力扰动诱发深埋巷道帮部煤体冲击矿压机制进行了研究。利用FLAC3D软件数值模拟了深埋巷道围岩,尤其是帮部煤体对动力扰动的响应。结果表明,随扰动载荷增加,巷道围岩速度、应力和位移均产生了急剧变化,两帮煤体发生严重拉伸破坏,塑性分布区明显扩大。始终维持极限平衡状态的深埋巷道帮部煤体在动载反复扰动下容易产生超高应力集中,帮壁煤体发生破坏,形成应力转移,导致深部煤体由三向应力状态迅速转化为双向或单向应力状态。同时,动载产生的强烈振动改变了顶底板对煤层的约束条件,降低了摩擦阻力,诱发深埋巷道帮部煤体冲击矿压。根据现场统计,大安山矿+550 m西二褶曲轴10下槽回风顺槽动力扰动诱发的冲击矿压为35次,约占冲击显现总数的93.3%。 展开更多

关键词 采矿工程 深埋巷道 动力扰动 冲击矿压 数值模拟

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动力扰动下巷道围岩变形影响因素敏感性分析 被引量：8

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作者 孙艺丹 杨逾 +2 位作者 孙博一 李珉 孙浩翔 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期57-62,共6页

基于高地应力状态下煤矿井下巷道在开采工程中由于覆岩层断裂、岩巷爆破掘进等动力扰动导致围岩更容易变形甚至失稳的情况,根据弹性理论和应力波理论,分析了扰动状态下巷道围岩失稳机理,采用FLAC3D软件建立了巷道围岩的理想弹塑性模型,... 基于高地应力状态下煤矿井下巷道在开采工程中由于覆岩层断裂、岩巷爆破掘进等动力扰动导致围岩更容易变形甚至失稳的情况,根据弹性理论和应力波理论,分析了扰动状态下巷道围岩失稳机理,采用FLAC3D软件建立了巷道围岩的理想弹塑性模型,在正交优化组合的基础上对动力扰动下影响巷道围岩变形的因素(应力峰值、频率、侧压力系数和扰动时间)进行敏感性分析。结果表明:不同影响因素对巷道顶板和帮部最大位移的敏感性有较大的差异性;分析16种参数值不同组合条件下的变形量,得出应力峰值20 MPa,频率1 Hz,侧压力系数1.4,扰动时间0.8 s时,顶板及两帮变形程度最大;应力峰值5 MPa,频率15 Hz,侧压力系数0.8,扰动时间0.2 s时,顶板及两帮变形程度最小;顶板和帮部位移影响因素的敏感性由大到小依次为:侧压力系数、扰动时间、应力峰值和频率。最后,利用多元线性回归分析法建立了多因素作用下顶板和帮部变形的数学公式,回归效果显著,为巷道的有效支护提供了工程参考。 展开更多

关键词 动力扰动 正交试验设计 巷道围岩 敏感性分析

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