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考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系 被引量：1
1
作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 陈子晗 郭林峰 梁嘉璐 韩洲 刘勤裕 姬越 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期824-844,共21页
通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律... 通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律。基于Kastner求解法得出了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界隐式解,并运用数学与数值分析方法研究了不同应力条件下巷道围岩塑性区分布特征。建立了第二不变偏应力J_(2)与围岩塑性区形态的相互对应关系,揭示了巷道围岩的变形破坏机制。以寸草塔二矿31205工作面回风巷为工程背景,对叠加采动作用下的巷道围岩J_(2)及塑性区分布特征展开研究,量化了非对称变形破坏特征,寻求了支护阻力与J_(2)的相互作用关系,提出了叠加采动巷道的稳定性控制技术。研究结果表明:固定轴向侧压值变化水平侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态分布特征呈现“圆形−类椭圆形−类蝶形”的演化过程。固定水平侧压值变化轴向侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态保持不变。轴向应力的改变对塑性区形态的影响较小,但会对塑性区尺寸产生较大影响。巷道围岩J_(2)的集中程度越大,围岩的变形破坏程度越大,J_(2)的分布形态一定程度上决定了塑性区的破坏形态。31205回风巷在叠加采动影响下处于高偏应力J_(2)环境,且形成了向采空区一侧旋转的应力分布特征,致使巷道形成非对称大变形破坏。支护阻力的提高对巷道围岩的偏应力J_(2)的降低作用有限,仅依靠锚杆(索)无法完全对巷道围岩进行稳定控制。基于上述研究,提出了超前强力支架+锚杆(索)支护系统的组合控制技术,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 巷道围岩控制 偏应力第二不变量J_(2) 塑性区形态 围岩破坏机制 重复采动
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基于应力偏量的横波纯应力逆时偏移成像方法
2
作者 张树奎 杜启振 +3 位作者 孙文涵 李钊 李向阳 符力耘 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期4168-4175,共8页
基于弹性波解耦延拓方程的波场分离方法不仅可以得到解耦的纵、横波质点振动速度场,还可以获得纵、横波应力场.针对横波纯应力场在利用单一分量成像时不具有明确物理意义的问题,本文将应力偏张量引入到横波应力场中,基于应力偏量第二不... 基于弹性波解耦延拓方程的波场分离方法不仅可以得到解耦的纵、横波质点振动速度场,还可以获得纵、横波应力场.针对横波纯应力场在利用单一分量成像时不具有明确物理意义的问题,本文将应力偏张量引入到横波应力场中,基于应力偏量第二不变量构建得到横波应力不变量并将其用于应力场的逆时偏移成像中,获得了可完整表征横波应力场的成像结果.模型试算表明,本文构建的横波应力不变量可以有效利用横波应力张量中的波场信息,并得到准确的弹性逆时偏移成像结果. 展开更多
关键词 弹性波逆时偏移 横波纯应力场 应力偏张量 应力偏量第二不变量
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基于弹性应变能的Mohr-Coulomb强度准则讨论 被引量：19
3
作者 郭建强 刘新荣 +2 位作者 黄武锋 罗旭 牛亮 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1168-1174,共7页
从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不... 从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不变量概念;从弹性应变能角度对M-C强度准则的物理意义进行分析,提出广义M-C强度准则;利用强度准则对岩石的破坏强度进行了计算.结果表明,由于考虑了中间主应力与泊松比的影响,广义M-C强度准则的计算精度更高,并分析了产生这种结果的内在机理.广义M-C强度准则突破了材料破坏时的泊松比恒为0.5的假设,这对于定量描述材料的屈服与破坏特性具有重要的意义. 展开更多
关键词 Mohr-Coulomb强度准则 弹性应变能 应力张量第二不变量 泊松比
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不同侧压系数下深部软岩巷道稳定性分析及控制 被引量：5
4
作者 黄肖 阮怀宁 +1 位作者 王小伟 许方领 《中国煤炭》 2018年第7期59-63,87,共6页
针对深部软岩巷道围岩大变形、岩体破碎及支护体损坏等控制难题,研究了不同侧压系数下深部岩巷围岩响应特征及支护技术。以邢东矿1126工作面运料车场为工程背景,运用理论分析、数值模拟方法分析不同侧压系数下深部直墙拱形岩巷围岩应力... 针对深部软岩巷道围岩大变形、岩体破碎及支护体损坏等控制难题,研究了不同侧压系数下深部岩巷围岩响应特征及支护技术。以邢东矿1126工作面运料车场为工程背景,运用理论分析、数值模拟方法分析不同侧压系数下深部直墙拱形岩巷围岩应力、偏应力第二不变量和塑性区的分布特征,得出深部软岩巷道失稳机制为:开挖引起浅部围岩应力集中、较深部围岩高畸变能积聚→岩层剪切错动→高畸变能释放→扩容大变形。基于提高浅部围岩承载强度,并适度释放围岩高畸变能原则,提出密集长锚杆索+强金属网+二次喷浆的支护技术。井下试验结果表明,该技术能够有效控制深部软岩巷道的变形破坏,保证巷道稳定。 展开更多
关键词 深部岩巷 侧压系数 围岩应力 偏应力第二不变量 支护
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对Lade-Duncan,Matsuoka-Nakai和Ottosen等破坏准则的认识 被引量：26
5
作者 杨雪强 朱志政 +1 位作者 何世秀 GUO Pei-jun 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期337-342,共6页
基于数学推导,Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai等屈服破坏准则能被转化为J2=g(θσ)?f(I1)的函数型式,并且相应这三个破坏准则的角隅函数g(θσ)被导出。尽管Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan、Matsuoka-Nakai和Ottosen... 基于数学推导,Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai等屈服破坏准则能被转化为J2=g(θσ)?f(I1)的函数型式,并且相应这三个破坏准则的角隅函数g(θσ)被导出。尽管Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan、Matsuoka-Nakai和Ottosen这些破坏准则具有完全不同的数学表达式,但它们都拥有共同的角隅函数和相似的内在本质联系。最后,基于混凝土和粘土的真三轴强度破坏试验结果,分别对上述破坏准则进行了系统地检测,得出了一些有益的结论。 展开更多
关键词 第一应力不变量 第二偏应力不变量 破坏准则 角隅函数
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基于弹性应变能D-P强度准则修正 被引量：14
6
作者 郭建强 蒋建国 +3 位作者 刘新荣 陈建行 卢雪峰 杨前冬 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期110-116,共7页
针对D-P强度准则存在的拉剪区偏大及不具备应力角效应等不足之处,为使其更符合岩石的屈服(破坏)机制,从弹性应变能角度对D-P强度准则进行修正,开展如下工作:为便于研究将弹性应变能分为偏量弹性应变能与张量弹性应变能之和,并分析各能... 针对D-P强度准则存在的拉剪区偏大及不具备应力角效应等不足之处,为使其更符合岩石的屈服(破坏)机制,从弹性应变能角度对D-P强度准则进行修正,开展如下工作:为便于研究将弹性应变能分为偏量弹性应变能与张量弹性应变能之和,并分析各能量对材料破坏影响;研究D-P强度准则的物理意义及其不足之处产生的内在原因,并基于此建立广义D-P强度准则,总体上可较好地反映岩石的破坏特性,并能较好地解决拉剪区偏大及应力角效应等问题。对4种不同岩石的破坏强度进行计算,结果表明:广义D-P强度准则计算结果较为精确,该准则突破材料破坏时泊松比恒为0.5传统假设,对于准确定量地描述岩石破坏特性具有重要意义。 展开更多
关键词 D-P强度准则 弹性应变能 应力张量第二不变量 泊松比
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岩石卸荷力学特性的理论研究 被引量：2
7
作者 郭建强 刘新荣 赵青 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期123-130,共8页
采用卸载状态岩石的力学参数和相应的强度准则,描述卸荷岩体的力学性质可能存在一些不足之处。为了能够从理论上更准确地分析卸荷岩体的力学性质,从弹性应变能出发对卸荷岩体力学性质的演化进行了探讨,研究了岩体的开挖卸荷与卸荷试验... 采用卸载状态岩石的力学参数和相应的强度准则,描述卸荷岩体的力学性质可能存在一些不足之处。为了能够从理论上更准确地分析卸荷岩体的力学性质,从弹性应变能出发对卸荷岩体力学性质的演化进行了探讨,研究了岩体的开挖卸荷与卸荷试验中试样初始损伤程度的不同之处和弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量和泊松比内在关系,简要地分析了现有强度准则在描述卸荷岩体力学性质方面的不足之处。以弹性应变能为基础采用加载状态的岩石力学参数,对岩石的卸荷力学特性进行了理论分析与试验验证。结果表明,现有的大多数强度准则难以描述试样卸荷破坏时强度特征,且可能存在不满足能量守恒定律的情况;基于弹性应变能强度准则既可得到表征卸荷破坏时岩石的强度提高,又可以描述强度的减小。文中分析了产生上述结果的本质机理。 展开更多
关键词 卸荷力学特性 弹性应变能 泊松比 应力张量第二不变量
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基于离散元的花岗岩热敏感性及裂纹扩展研究
8
作者 李明兼 尹土兵 +1 位作者 谭小松 杨政 《黄金科学技术》 CSCD 2022年第4期559-573,共15页
在一定应力状态下,热诱导产生的应力场和初始应力场相叠加,导致岩石中裂纹萌生,对岩石的力学性质造成影响。基于离散元方法,在不同初始应力状态下,对含有不同倾角预制裂纹模型的热裂过程进行研究。对相关热特征值进行分析,并根据Det.(σ... 在一定应力状态下,热诱导产生的应力场和初始应力场相叠加,导致岩石中裂纹萌生,对岩石的力学性质造成影响。基于离散元方法,在不同初始应力状态下,对含有不同倾角预制裂纹模型的热裂过程进行研究。对相关热特征值进行分析,并根据Det.(σij)准则,结合第二不变量的演化过程,对热裂纹的扩展路径进行理论分析。结果表明:高应力状态下,热敏感性较强(起裂温度较低,裂纹扩展温度区间靠前,裂纹扩展剧烈),峰值温度较低,而峰值热应力较高;不同角度的预制裂纹也会影响相关热特征值,在同一初始应力状态下,随着预制裂纹角度的增加,热敏感性降低;热裂纹首先在预制裂纹尖端形成,随着温度的升高,应力第二不变量的分布发生改变,热裂纹在第二不变量最大处扩展。研究结果对深部热力破岩和岩石工程稳定性具有一定借鉴意义。 展开更多
关键词 热力致裂 PFC 热特征值 热敏感性 裂纹扩展 应力第二不变量 离散元方法
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