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不同冷却方式下高温花岗岩巴西劈裂力学行为及细观破坏机制
1
作者 孟尧尧 靖洪文 +5 位作者 李慧 刘晓伟 尹乾 张涛 于美鲁 孙治民 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第2期345-353,共9页
为探究不同冷却方式下高温花岗岩巴西劈裂力学行为及其细观破坏机制,利用ABAQUS软件中的内聚力热-力耦合模型开展了高温花岗岩拉伸力学特性的数值模拟研究。通过深入分析试件内微裂纹随加载的起裂、扩展演化全过程揭示了不同冷却方式下... 为探究不同冷却方式下高温花岗岩巴西劈裂力学行为及其细观破坏机制,利用ABAQUS软件中的内聚力热-力耦合模型开展了高温花岗岩拉伸力学特性的数值模拟研究。通过深入分析试件内微裂纹随加载的起裂、扩展演化全过程揭示了不同冷却方式下高温花岗岩试件的细观破坏机理,并进一步探讨了晶粒边长和晶粒边界强度对高温花岗岩拉伸力学行为的影响。结果表明:采用内聚力热-力耦合模型不仅解决了矿物晶粒间的温度传递问题,同时能够有效模拟温度和冷却方式的变化对花岗岩力学特性的影响;随晶粒边长的增加,花岗岩抗拉强度不断增大,晶粒边界裂纹占比不断减少而穿晶裂纹占比不断增大,晶粒边界的控制作用在不断减弱;随晶粒边界强度的增加,花岗岩抗拉强度不断增大,晶粒边界裂纹数不断减少,总裂纹和穿晶裂纹数表现为不断减少和先增多后减少两种变化趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 高温花岗岩 冷却方式 内聚力热-力耦合模型 破坏机制
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水位变动下岸坡堆积体的变形响应及破坏机制的物理试验和数值模拟
2
作者 叶子康 赵建军 +2 位作者 李清淼 赖琪毅 刘朔维 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期51-63,共13页
为研究库水位多周期变动条件下岸坡堆积体的变形响应及破坏机制,以金沙江上游奔子栏水电站定曲河口堆积体为例,开展了物理模拟试验,对堆积体的变形演化过程及响应特征进行分析,并利用PFC^(2D)数值模拟进行对比验证。结果表明堆积体位于... 为研究库水位多周期变动条件下岸坡堆积体的变形响应及破坏机制,以金沙江上游奔子栏水电站定曲河口堆积体为例,开展了物理模拟试验,对堆积体的变形演化过程及响应特征进行分析,并利用PFC^(2D)数值模拟进行对比验证。结果表明堆积体位于高山峡谷区,具有地形上缓下陡、土体颗粒级配较差的特点。水位变动下坡体的变形首先表现为前缘侵蚀塌岸,其次为后缘剪切拉裂及中下部整体滑移,呈牵引式破坏特征。坡内孔隙水压力随库水位的升降而增大和减小,且变化率低于水位变化率,存在一定滞后性。变形破坏主要发生在水位下降期间。库水的软化作用和水位变动导致的细颗粒迁移及动水压力是导致坡体变形的重要原因。堆积体在水位多周期变动条件下的变形破坏演化机制可分为5个过程:裂缝发展、坡脚塌岸、后缘裂缝扩展、坡体滑移、岸坡稳定。本研究期望能为高山峡谷区库岸堆积体研究提供重要参考。 展开更多
关键词 岸坡堆积体 水位变动 物理模型试验 数值模拟 破坏机制
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暴雨条件下花岗岩风化壳斜坡降雨入渗及破坏机制研究
3
作者 陈敬业 王钧 +4 位作者 袁少雄 许安泽 尚志海 邬巧胜 宫清华 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期343-352,共10页
花岗岩风化壳地层具有典型的二元结构,即上部为松散的残积土层,下部为致密的风化岩层。特殊的地层结构使得降雨下花岗岩地区斜坡的破坏模式较为复杂。本文以广东省龙川县米贝村2019年6月12日的群发性滑坡事件为研究对象,通过现场勘察提... 花岗岩风化壳地层具有典型的二元结构,即上部为松散的残积土层,下部为致密的风化岩层。特殊的地层结构使得降雨下花岗岩地区斜坡的破坏模式较为复杂。本文以广东省龙川县米贝村2019年6月12日的群发性滑坡事件为研究对象,通过现场勘察提取了典型花岗岩风化壳地层剖面,基于相似准则建立斜坡地质模型试验,研究暴雨下不同残积层厚度的花岗岩风化壳斜坡降雨入渗过程及破坏机制。研究结果表明不同残积层厚度斜坡降雨入渗过程存在差异,斜坡破坏机制不同。(1)残积层厚度为10 cm时,降雨在很短时间内入渗至残积层-风化层界面。因上部土体渗透系数优于下部岩层,雨水易在界面处滞水,残积层土体迅速饱和。渗流作用下残积层易形成整体的流滑破坏,无明显滑动面;(2)残积层厚度为20 cm时,降雨入渗至土-岩界面所需时间较长,聚集在界面处的雨水使得靠近界面的残积土抗剪强度急剧下降。在水流的牵引拖曳下,斜坡易在坡脚处沿着界面发生牵引式滑动;(3)残积层厚度为30 cm时,降雨未能入渗至土-岩界面。最终在静水压力作用下沿着饱和区底部发生推移式滑坡,滑动面在残积层内。 展开更多
关键词 花岗岩风化壳 二元结构 残积层厚度 降雨入渗 破坏机制
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地表堆载作用下双圆盾构隧道破坏机制试验研究
4
作者 柳献 刘震 +1 位作者 李家平 王如路 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期487-494,共8页
盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地... 盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地表堆载意外作用下的外部荷载状态。基于对试验过程中结构和接头的变形响应演化分析,揭示了双圆盾构隧道结构的破坏机制。研究结果表明,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下呈现典型初始线性、塑性损伤快速累积和整体失稳3个阶段。当长轴收敛变形达到25 mm左右时,6号、8号和3号负弯矩接头依次进入弹塑性阶段,结构整体亦进入塑性损伤快速累积阶段(第二阶段)。当左半环底部7号正弯矩接头外弧面混凝土压溃,内弧面铸铁手孔板开裂后,结构基本进入整体失稳阶段(第三阶段)。最终随着左半环上角部B7管片本体受弯破坏,结构彻底丧失承载能力。结构鲁棒性评价表明,双圆盾构隧道相比类矩形盾构隧道更好地利用了圆形隧道的优良受力性能,整体鲁棒性评价指标也更高。研究进一步建立了结构整体收敛变形和接头转角、接头张开量的相互关系,发现受结构、接头构造及材料性能影响,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下初期变形主要来源于3号、6号和8号负弯矩接头,在第二阶段后期随着内力重分布,7号正弯矩接头迅速达到线性极限,并进入塑性状态,导致结构左半环收敛变形快速发展。根据结构及接头受力机制,实际隧道运维期间重点监测的关键部位应包含结构长短轴收敛变形、腰部及小海鸥块侧负弯矩接头内弧面压碎及正弯矩接头内弧面张开情况。 展开更多
关键词 双圆盾构隧道 原型结构试验 地表堆载 破坏机制 鲁棒性评价 监测部位
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层间黏结废旧轮胎隔震垫破坏机制与力学性能
5
作者 张广泰 陈韵竹 +2 位作者 张军福 聂凡淇 陈辉 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第5期157-165,共9页
为了将隔震技术推广应用至低层村镇建筑,研发一种造价低廉、制造工艺简单的层间黏结废旧轮胎隔震垫(LBSTP)。选用3种高韧性黏结剂,以层间黏结的方式对废旧轮胎隔震垫(STP)进行增韧补强,并开展黏结破坏试验和力学性能试验。观察废旧轮胎... 为了将隔震技术推广应用至低层村镇建筑,研发一种造价低廉、制造工艺简单的层间黏结废旧轮胎隔震垫(LBSTP)。选用3种高韧性黏结剂,以层间黏结的方式对废旧轮胎隔震垫(STP)进行增韧补强,并开展黏结破坏试验和力学性能试验。观察废旧轮胎黏结剥离与黏结剪切的破坏现象,结合黏结破坏机制,对LBSTP力学性能进行分析。结果表明:V-SC2000黏结剂强度最高而延展性最差,鱼珠牌万能胶强度最低而延展性最好,且与压剪试验中LBSTP角部翘曲的受拉黏结破坏现象对应;卫力固-801黏结剂黏结的LBSTP-2竖向极限承载力显著高于其他支座;LBSTP-2的极限剪应变为150%,相比STP提升了50%,且具有更强的耗能能力和复位能力。LBSTP呈现出良好的力学性能,研究成果可为废旧轮胎隔震垫在村镇隔震技术中的应用提供理论参考。 展开更多
关键词 层间黏结废旧轮胎隔震垫 废旧轮胎隔震垫 黏结破坏机制 力学性能
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西藏某陡顺倾岩质边坡变形破坏机制分析 被引量：4
6
作者 孙巍锋 赵冠华 +4 位作者 兰恒星 晏长根 包含 刘世杰 吴兴建 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期341-355,共15页
为揭示西藏陡顺倾岩质边坡变形破坏机制,结合现场边坡调研与InSAR分析揭示了边坡变形时空规律,从定性与力学角度分析了边坡变形破坏机制与临界条件。研究结果表明:垂直开挖高度较大且岩性较差边坡区有显著的岩层外鼓、坡面片状剥落、岩... 为揭示西藏陡顺倾岩质边坡变形破坏机制,结合现场边坡调研与InSAR分析揭示了边坡变形时空规律,从定性与力学角度分析了边坡变形破坏机制与临界条件。研究结果表明:垂直开挖高度较大且岩性较差边坡区有显著的岩层外鼓、坡面片状剥落、岩层缺失与裂隙发育现象,表明曾产生岩层滑塌破坏且稳定性欠佳;在植被生长、枝叶掉落、卸荷回弹、积雪覆盖与冻胀等影响下,坡顶自然斜坡区出现了最大介于30~40 mm的正变形区,而在卸荷、降雨、气温与片状剥落等影响下,边坡开挖区坡面则出现了最小介于-30~-20 mm的负变形区;监测点变形量历时曲线类型可分为上升型、稳定型与下降型3大类,且上升型与下降型曲线还可分别细分3个亚类与4个亚类;开挖前后的边坡经历了卸荷回弹阶段、岩层塑性变形阶段与岩层压坏滑移阶段,而缺失岩层归因于坡脚因蠕变被压缩破坏后引发的上部岩层剪切滑移;开挖区坡面一些监测点变化表现出不稳定蠕变曲线的迹象,为防止边坡主控岩层在极端降雨或强震下可能产生破坏,宜采用锚杆、锚索或削坡对危险岩层进行加固处理;推导了主控岩层压应力与临界自稳高度的理论解析式,临界自稳高度与单轴抗压强度、相邻主控岩层间抗剪强度参数成正比,而与地震加速度以及主控岩层的倾角、密度与厚度成反比。研究结果可为类似陡顺倾岩质边坡成灾的机制认识与稳定分析提供一定参考。 展开更多
关键词 陡顺倾岩质边坡 变形破坏机制 INSAR 岩层压应力 临界自稳高度
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降雨及库水位作用下碎石土岸坡变形破坏机制模型试验研究 被引量：1
7
作者 丁军领 吉锋 +4 位作者 魏松 张波 曾瑞 李卓 陆宇鹏 《岩土力学》 北大核心 2025年第12期3740-3756,共17页
受雨季库水调度与降雨影响,堆积体岸坡变形加剧,水库运营遭受威胁。为研究堆积体岸坡变形破坏机制及其入渗特性,以贵州省三板溪水库为背景,采用大型物理模型试验,模拟降雨及其与水位波动耦合工况,获取坡内孔隙水压力等相关参数,记录坡... 受雨季库水调度与降雨影响,堆积体岸坡变形加剧,水库运营遭受威胁。为研究堆积体岸坡变形破坏机制及其入渗特性,以贵州省三板溪水库为背景,采用大型物理模型试验,模拟降雨及其与水位波动耦合工况,获取坡内孔隙水压力等相关参数,记录坡面变形演化与侧面湿润锋迁移全过程。结果表明:模型湿润锋最终形态由坡形所决定,不同入渗作用主要表现为迁移深度的变化,渗流场特征与坡体坡度对迁移速率影响较大;两种工况下土压力曲线变化平缓,孔隙水压力变化滞后,坡体深层土压力与孔隙水压力在饱和状态下较浅层波动幅度更大;降雨时坡面变形以侵蚀凹坑与局部滑塌为主,而耦合时则以侵蚀沟道为主,且耦合时的坡面侵蚀规模约为降雨的2倍,但二者坡脚皆出现多级滑面牵引式破坏。基于试验结果,将降雨与水位耦合下模型岸坡的变形破坏机制总结为坡面膨胀软化、坡面软化沉降、侵蚀细沟发育、侵蚀细沟扩展以及侵蚀沟道发展与坡脚垮塌5个阶段。研究成果填补了三板溪库区于上述工况下针对岸坡稳定性研究的空白,对研究类似的碎石土岸坡变形破坏及其防治具有推广作用。 展开更多
关键词 降雨与库水位 碎石土岸坡 模型试验 变形破坏机制 入渗特性
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后端汇水及冻融影响下红层高切坡崩塌破坏机制:以广元射箭镇场镇崩塌为例
8
作者 李安辉 陈宁生 +3 位作者 田树峰 吴铭洋 李志 黄娜 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6664-6673,共10页
崩塌作为中国常见的一种地质灾害,分布范围广,隐蔽性高、突发性强,危害性大。在易灾地层红层广泛分布的西南地区,高切坡在后端汇水和冻融作用的共同影响下,若不及时治理,极易诱发崩塌、滑坡等灾害。以广元射箭镇场镇崩塌为对象,通过现... 崩塌作为中国常见的一种地质灾害,分布范围广,隐蔽性高、突发性强,危害性大。在易灾地层红层广泛分布的西南地区,高切坡在后端汇水和冻融作用的共同影响下,若不及时治理,极易诱发崩塌、滑坡等灾害。以广元射箭镇场镇崩塌为对象,通过现场调查、影像分析和公式计算等方法,探究后端汇水及冻融影响下红层高切坡的破坏机制,旨在为红层区域基础设施建设中的崩塌防治提供思路。结果表明:研究区特殊的地貌和气候条件带来了丰沛的降水,崩塌后端的大面积汇水区与蓄水农田的下渗共同造就了强水环境,导致岩体长期处于饱和状态,且多年冻融循环严重削弱了岩体强度,使砂岩与泥岩抗拉强度降低至166.12 kPa和72.77 kPa,均低于红层切坡裂隙中的裂隙水压174.87 kPa,进而导致崩塌的发生。鉴于不同岩体结构的红层高切坡在后端汇水及冻融影响下的破坏模式存在差异,建议在防治过程中增加对后端汇水和冻融的考虑,加强排水措施,结合崩塌的破坏模式进行针对性的治理。 展开更多
关键词 红层 崩塌 后端汇水 冻融 破坏机制
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结构面拐点对花岗岩隧洞围岩失稳破坏机制影响的试验研究
9
作者 陈燕和 明仁贵 +4 位作者 陈东方 龙益彬 陈世杰 朱鑫杰 徐鼎平 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期21-32,共12页
受地质运动影响,岩体结构面产状在地应力作用下易发生突变而形成拐点。为探究结构面拐点对隧洞围岩失稳破坏机制的影响,开展了结构面拐点角尖正对隧洞、结构面拐点角尖背对隧洞和无结构面拐点的花岗岩隧洞试样双轴压缩试验,并对比了试... 受地质运动影响,岩体结构面产状在地应力作用下易发生突变而形成拐点。为探究结构面拐点对隧洞围岩失稳破坏机制的影响,开展了结构面拐点角尖正对隧洞、结构面拐点角尖背对隧洞和无结构面拐点的花岗岩隧洞试样双轴压缩试验,并对比了试样的数字图像相关(digital image correlation,DIC)主应变云图、声发射(acoustic emission,AE)特征参数和应力-应变曲线。结果表明:①结构面拐点与隧洞的相对位置显著影响试样的峰值强度、轴向应变率、破坏模式及AE计数率时间分布。相较于无结构面拐点试样,拐点角尖正对隧洞的试样呈现延性破坏特征,其峰值强度无明显变化,但轴向应变率显著增大,且内部破裂信号产生较早;而拐点角尖背对隧洞的试样则呈现脆性破坏特征,其峰值强度降低,轴向应变率减小,内部破裂信号集中于峰值强度达90%时至破坏阶段。②结构面拐点对试样应力分布具有显著影响。拐点角尖正对隧洞区域为应力集中区,背侧为应力分散区;当隧洞位于应力分散区时,靠近结构面一侧的边墙破坏程度降低,另一侧则显著增加;当隧洞位于应力集中区时,靠近结构面一侧的边墙易与结构面拐点形成贯通破坏,另一侧的破坏程度低于无结构面拐点试样。该研究结果可为结构面拐点控制的隧洞工程岩体稳定性分析及破坏模式预测提供参考。 展开更多
关键词 结构面 双轴压缩试验 数字图像相关(DIC) 声发射(AE) 岩石力学 破坏机制
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陡倾顺层岩质滑坡时空非均质变形破坏机制研究
10
作者 文代颖 陈国庆 +2 位作者 孙祥 帅文杰 王立娟 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期141-147,共7页
为深入理解陡倾顺层岩质滑坡的变形破坏机制,开展底摩擦试验,借助PIV系统刻画陡倾顺层岩质滑坡变形破坏过程中的非均质特性;基于试验及理论推导,建立考虑滑坡时空非均质变形破坏特性的力学模型并进行数值计算与对比。研究结果表明:相较... 为深入理解陡倾顺层岩质滑坡的变形破坏机制,开展底摩擦试验,借助PIV系统刻画陡倾顺层岩质滑坡变形破坏过程中的非均质特性;基于试验及理论推导,建立考虑滑坡时空非均质变形破坏特性的力学模型并进行数值计算与对比。研究结果表明:相较于传统模型,滑坡时空非均质力学模型在模拟陡倾顺层岩质滑坡层间错动、层面张裂与整体破坏3阶段变形破坏特征方面更为准确,其层间破坏区分布、加速变形特征与试验结果更为吻合,印证滑坡变形破坏的时空非均质特性是促使陡倾顺层岩质边坡滑坡发生的内在机制。研究结果可为陡倾顺层岩质滑坡的变形破坏机制研究提供理论支撑。 展开更多
关键词 陡倾顺层滑坡 物理模型试验 时空非均质特性 力学模型 变形破坏机制
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考虑填筑过程的软基堤防破坏机制和沉降特性 被引量：1
11
作者 何敏 张华伟 +1 位作者 陈航 王天成 《人民长江》 北大核心 2025年第S1期249-256,共8页
长江中下游地区软基分布广,尤其是沿江建设的蓄滞洪区堤防工程通常建立在软土地基上,由于软基的承载力较低,易导致堤防在填筑过程中发生失稳破坏,因此需要开展考虑填筑过程的软基堤防稳定性研究。针对安徽安庆市华阳河蓄滞洪区建设工程... 长江中下游地区软基分布广,尤其是沿江建设的蓄滞洪区堤防工程通常建立在软土地基上,由于软基的承载力较低,易导致堤防在填筑过程中发生失稳破坏,因此需要开展考虑填筑过程的软基堤防稳定性研究。针对安徽安庆市华阳河蓄滞洪区建设工程典型堤防断面,建立不加固、排水板排水固结及水泥土搅拌桩加固等3种工况的软基堤防数值模型,开展考虑填筑过程的数值模拟计算,分析软基堤防在不同工况下的破坏机制和沉降特性。结果表明:不加固条件下堤防易发生浅层破坏,而水泥土搅拌桩加固条件和排水板排水固结条件则存在深层和浅层两种破坏模式。水泥土搅拌桩加固条件对堤防稳定性提高明显,施工过程中最低安全系数为1.324,满足规范要求,最大沉降量为0.560 m,工后沉降量为0.070 m,显著减小了不均匀沉降。研究成果可为掌握蓄滞洪区软基堤防的变形规律和加固处理措施提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 软基堤防 堤防填筑 破坏机制 沉降特性 华阳河蓄滞洪区
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基于声发射信号的含孔洞红砂岩多重分形特性和破坏机制分析
12
作者 黄华森 张永发 +1 位作者 王超林 田耕 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第14期6023-6034,共12页
探究不同孔洞形状对岩石声发射特性的影响和含孔洞岩样破裂机制,对检测岩石工程的裂隙演化和预测含缺陷岩石失稳破坏具有重要的意义。通过对完整和含孔洞的红砂岩试样开展单轴压缩试验,并采用声发射系统,研究了不同孔洞形状岩样的力学... 探究不同孔洞形状对岩石声发射特性的影响和含孔洞岩样破裂机制,对检测岩石工程的裂隙演化和预测含缺陷岩石失稳破坏具有重要的意义。通过对完整和含孔洞的红砂岩试样开展单轴压缩试验,并采用声发射系统,研究了不同孔洞形状岩样的力学性质、声发射演化规律及破坏前兆特征和破坏机制。结果表明:完整试样的抗压强度、弹性模量和应变能分别为含孔洞试样的1.4倍、1.3倍和1.7倍;声发射多重分形谱宽的演化在峰值应力的86%~95%存在突变点,在突变点前后多重分形谱宽由平均低值转为突增,波动幅度从小到大。声发射波形特性存在双主频带特征,试样临近破坏时产生大量低频-高幅值型和高频-高幅值型信号,这些声发射的特殊趋势都可作为红砂岩临界失稳前兆。基于破裂事件声发射信号的主频与岩石的破裂机制的关联性研究,揭示了完整和方形孔洞红砂岩以拉剪混合破坏为主、圆形孔洞红砂岩以剪切破坏为主的破坏机制,有效避免了RA-AF破坏模式分类法的主观性,研究结果可为工程设计及优化提供一定的指导意义。 展开更多
关键词 红砂岩 声发射 多重分形 破坏机制 波形特征
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含交叉裂隙节理岩体单轴压缩破坏机制研究 被引量：65
13
作者 张波 李术才 +4 位作者 杨学英 王刚 张敦福 杨为民 李景龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1863-1870,共8页
对含交叉裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验,用Abaqus对含交叉裂隙节理岩体进行应力分析,研究了含交叉裂隙节理岩体单轴压缩下的破坏机制。结果表明:交叉裂隙的主裂隙与加载方向呈30°、45°时,主裂隙是裂隙扩展及破坏的控制裂... 对含交叉裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验,用Abaqus对含交叉裂隙节理岩体进行应力分析,研究了含交叉裂隙节理岩体单轴压缩下的破坏机制。结果表明:交叉裂隙的主裂隙与加载方向呈30°、45°时,主裂隙是裂隙扩展及破坏的控制裂隙,此时含交叉裂隙岩体强度高于含单向裂隙岩体,是由于主裂隙裂尖最大环向应力σθmax低于单向裂隙;主裂隙与加载方向呈0°或90°时,次裂隙是控制裂隙;主裂隙与加载方向呈0°时,大部分次裂隙裂尖σθmax及裂尖最大应力强度因子KⅡmax高于单向裂隙,因此,此时大部分含交叉裂隙岩体强度低于含单向裂隙岩体;在主裂隙与加载方向呈90°工况组中,主、次裂隙夹角为45°时,次裂隙裂尖KⅡmax最大,所以此工况组中此时强度最低。 展开更多
关键词 节理岩体 交叉裂隙 破坏机制 起裂模式 相似材料
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深部顶板夹煤层巷道围岩变形破坏机制及控制 被引量：66
14
作者 李为腾 王琦 +5 位作者 李术才 王德超 黄福昌 左金忠 张世国 王洪涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期47-56,共10页
深部矿山顶板夹煤层巷道顶板围岩变形破坏严重,控制难度大。现场探测发现此类巷道围岩具有独特的二分区破裂模式,存在相对独立的巷道周圈松动破裂区和夹煤层界面离层破裂区。建立计算模型,研究了夹煤层厚度、位置和分岔巷道岩柱宽度3个... 深部矿山顶板夹煤层巷道顶板围岩变形破坏严重,控制难度大。现场探测发现此类巷道围岩具有独特的二分区破裂模式,存在相对独立的巷道周圈松动破裂区和夹煤层界面离层破裂区。建立计算模型,研究了夹煤层厚度、位置和分岔巷道岩柱宽度3个因素对巷道关键点位移、塑性区、非对称变形的影响规律,分析了围岩变形破坏机制:夹煤层界面离层破裂区的发展,造成围岩自承结构的失效和自承能力的丧失,破裂区超过支护体系控制范围,最终导致围岩破坏失稳。提出了"内修+外控"的以注为主的非对称联合控制对策,现场试验显示取得了较好效果。 展开更多
关键词 深部巷道 顶板夹煤层巷道 变形破坏机制 控制对策 注浆
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软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术 被引量：52
15
作者 文志杰 卢建宇 +7 位作者 肖庆华 陈广印 杨涛 蒋宇静 李利平 杨胜利 赵仁乐 程卫民 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1991-1999,共9页
软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及... 软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其“控底-助帮”的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。 展开更多
关键词 软岩巷道 底臌 反底拱 破坏机制 支护技术
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不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究 被引量：90
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作者 郭东明 左建平 +1 位作者 张毅 杨仁树 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1333-1339,共7页
对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随... 对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由0°增加到60°,外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过45°～50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。 展开更多
关键词 煤岩组合体 不同倾角 不同围压 破坏强度 破坏机制转变
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浅埋偏压隧道衬砌受力特征及破坏机制试验研究 被引量：69
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作者 雷明锋 彭立敏 +2 位作者 施成华 王立川 刘正初 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期3316-3325,共10页
运用相似理论及弹性力学基本方程,推导得到模型试验的相似准则,并对其试验方法进行具体设计。通过开挖模拟15°,30°,45°这3种偏压角模型隧道,对浅埋偏压隧道围岩压力、衬砌结构应力的动态变化规律和分布形式以及衬砌和围... 运用相似理论及弹性力学基本方程,推导得到模型试验的相似准则,并对其试验方法进行具体设计。通过开挖模拟15°,30°,45°这3种偏压角模型隧道,对浅埋偏压隧道围岩压力、衬砌结构应力的动态变化规律和分布形式以及衬砌和围岩的破坏机制进行系统研究。研究结果表明:隧道在开挖过程中,围岩压力及衬砌内力均随开挖而持续变化,在开挖面附近,围岩应力释放明显,表现出显著的偏压特征和时空效应现象;随着偏压角增大,浅埋侧围岩压力逐步减小,而深埋侧围岩压力增大;"规范法"关于浅埋偏压隧道围岩压力的计算低估了荷载的偏压特征,欠安全;偏压荷载的存在改变了结构的受力状态,不同位置的破坏形态和破坏类型差异明显,且受偏压角度的影响,在实际施工过程中应对衬砌结构的表观形态发展特征进行密切观测,以采取针对性处治措施;全施工阶段围岩的破坏过程可描述为局部位移变形→深埋侧浅表受拉开裂→深层剪切滑移,其破坏形态为以隧道为顶,边仰坡线为底的倒锥形体,且破裂角受偏压角的影响,浅埋侧破裂角较规范值小,而深埋侧破裂角大于规范值,从破坏形态上亦说明"规范法"低估了偏压特征。 展开更多
关键词 偏压隧道 浅埋 衬砌结构 受力特征 破坏机制 模型试验
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三软煤层沿空巷道破坏机制及锚注控制 被引量：38
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作者 王琦 潘锐 +6 位作者 李术才 何满潮 任尧喜 王雷 丁国利 孙会彬 江贝 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1111-1119,共9页
针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破... 针对龙口矿区梁家煤矿典型三软地层沿空巷道-4606材料巷围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆+注浆锚索和注浆锚杆+注浆锚索2种联合支护对比试验方案。结果表明:方案实施后,巷道围岩变形量均小于原支护方案37%以上,U型棚+注浆锚杆+注浆锚索联合支护方案中U型棚对围岩的控制作用不明显,注浆锚杆+注浆锚索联合支护完全可以取代传统的U型棚支护。 展开更多
关键词 三软煤层 沿空巷道 破坏机制 锚注试验
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急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究 被引量：35
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作者 杨帆 陈卫忠 +3 位作者 郑朋强 伍国军 袁敬强 于建新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2367-2374,2425,共9页
针对急倾斜软硬互层巷道围岩大变形控制难题,采用现场试验、理论分析和数值仿真等多种手段,研究急倾斜巷道围岩变形破坏机制,研究结果表明:急倾斜软硬互层巷道的变形与破坏具有非对称性,偏压作用明显,呈现顶板下滑,底板臌起的相互错动... 针对急倾斜软硬互层巷道围岩大变形控制难题,采用现场试验、理论分析和数值仿真等多种手段,研究急倾斜巷道围岩变形破坏机制,研究结果表明:急倾斜软硬互层巷道的变形与破坏具有非对称性,偏压作用明显,呈现顶板下滑,底板臌起的相互错动变形特征,底臌严重且易片帮冒顶。巷道断面与岩层倾斜方向的钝角部位受侧向约束小,因而剪切滑移变形较大,是产生非对称变形破坏的关键部位;下帮围岩变形破坏较上帮更为严重。基于急倾斜巷道的变形破坏特点,提出在锚-网-索耦合支护的基础上利用锚索、底角锚杆等对产生差异变形破坏的关键部位进行加强支护的方法,巷道大变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 软硬互层 急倾斜巷道 变形破坏机制 数值模拟
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缓倾软硬岩互层边坡变形破坏机制模型试验研究 被引量：34
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作者 宋娅芬 陈从新 +4 位作者 郑允 夏开宗 欧哲 夏天游 周意超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期487-494,共8页
以宜巴高速公路沿途彭家湾软硬岩互层边坡为工程依托,依据地质分析及相似理论建立缓倾软硬岩互层边坡室内模型,采用开挖试验及和注水软化试验来模拟实际中的工程开挖(或河谷下切)和雨水浸润软化过程,研究缓倾软硬岩互层边坡的变形破坏... 以宜巴高速公路沿途彭家湾软硬岩互层边坡为工程依托,依据地质分析及相似理论建立缓倾软硬岩互层边坡室内模型,采用开挖试验及和注水软化试验来模拟实际中的工程开挖(或河谷下切)和雨水浸润软化过程,研究缓倾软硬岩互层边坡的变形破坏机制。结果表明:在开挖及雨水软化两种工况下,该类软硬岩互层边坡的变形模式都是前期的滑移拉裂变形和后期的整体蠕滑变形,破坏模式是以深部软层为滑动面的整体滑移;硬岩层与软岩层的变形情况略有不同,硬岩层以整体蠕滑变形为主,而软岩层以滑移拉裂变形为主;深部软岩层的状态变化对边坡的整体稳定性影响非常关键;工程开挖(河谷下切)及雨水入渗都会对该类缓倾软硬岩互层边坡的稳定性有重要影响,开挖导致的临空面及微裂隙是滑坡发生的基础,水是滑坡发生的条件和诱因。 展开更多
关键词 缓倾软硬岩互层 模型试验 开挖 注水 变形破坏机制
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