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不同节理开度及连通率下非贯通节理岩体剪切力学特性研究
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作者 王刚 李洪奇 刘廷方 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期607-617,共11页
结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体... 结合室内直剪试验和数值模拟手段,研究不同节理开度、节理连通率和法向应力下的非贯通节理岩体宏细观剪切力学行为,系统分析剪切应力-剪切位移曲线和峰值剪切强度、法向位移-剪切位移曲线、应力演化等特征。结果表明:①非贯通节理岩体剪切应力-剪切位移曲线均存在明显峰值,且基本会经历压密阶段、裂纹扩展阶段、峰后破坏阶段和残余摩擦阶段,各工况下剪切曲线形态可划分为峰前上升峰后爬升型(Ⅰ型)、峰前上升峰后阶梯型(Ⅱ型)和峰前台阶峰后爬升型(Ⅲ型);②峰值剪切强度与节理开度、节理连通率呈负相关关系,与法向应力呈正相关关系,峰值法向位移与节理开度、最终法向位移与节理连通率均呈负相关关系,峰值法向位移、最终法向位移均随法向应力的增加而减少;③岩桥未贯通破坏前,节理端部及裂纹延伸处会产生应力集中现象,随着节理连通率、节理开度的增加,应力集中程度增加,岩桥贯通破坏形成剪切断面后,应力集中于断面处。 展开更多
关键词 非贯通节理 节理开度 节理连通率 直剪试验 数值模拟
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非连通预制节理试件力学特性试验研究 被引量:5
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作者 段国勇 孙旭曙 张景昱 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第5期152-158,共7页
为了研究节理几何特征的变化对岩石力学特性的影响,设计了具有不同节理连通率和不同节理倾角的试件,通过常规三轴压缩试验,分析了围压、节理倾角和节理连通率对试件强度以及变形和破坏特征的影响。岩样破坏形态分为穿越节理面的压剪破... 为了研究节理几何特征的变化对岩石力学特性的影响,设计了具有不同节理连通率和不同节理倾角的试件,通过常规三轴压缩试验,分析了围压、节理倾角和节理连通率对试件强度以及变形和破坏特征的影响。岩样破坏形态分为穿越节理面的压剪破坏、沿节理面剪切滑动和节理端点处拉裂的混合破坏、完全沿节理面的剪切破坏。结果表明:围压、节理几何参数对试样的力学特性产生了不同程度的影响。通过节理参数的敏感性分析可以得出,节理倾角对试件强度的影响较节理连通率更为显著,节理连通率与破坏形态之间联系更为密切,围压对于试件承载力和变形参数值波动的影响较为明显。研究成果对认识非贯通节理岩体的力学特性有一定的参考作用。 展开更多
关键词 连通节理 岩石力学 三轴试验 节理连通率 破坏模式
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基于离散元法的节理岩体边坡稳定性分析 被引量:73
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作者 贺续文 刘忠 +1 位作者 廖彪 王翠翠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期2199-2204,共6页
节理岩体边坡的稳定性在很大程度上取决于节理的强度及其分布形式。由于节理岩体边坡的失稳破坏具有大变形和非连续的特点,因此,离散单元法成为研究节理岩体边坡破坏机制的最有效方法之一。通过采用离散元软件PFC2D进行数值模拟,对完整... 节理岩体边坡的稳定性在很大程度上取决于节理的强度及其分布形式。由于节理岩体边坡的失稳破坏具有大变形和非连续的特点,因此,离散单元法成为研究节理岩体边坡破坏机制的最有效方法之一。通过采用离散元软件PFC2D进行数值模拟,对完整岩石及节理的力学性能进行研究,并建立含密集节理的岩体边坡模型,讨论了节理连通率对边坡破坏形式的影响。结果表明,节理岩体边坡的失稳破坏是一个渐进的过程;在多组节理密集分布的岩体边坡中,连通率越大,其稳定性越差;随着连通率的减小,边坡的破坏形式由大范围的滑坡转变为局部崩塌的形式。 展开更多
关键词 节理 岩体边坡 离散元法 节理连通率 滑坡
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节理岩体巷道围岩稳定性的颗粒离散元分析 被引量:9
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作者 李传明 刘万荣 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期133-138,共6页
节理岩体具有不连续和大变形等特征。为研究节理岩体巷道围岩的稳定性,基于离散单元法的颗粒流程序,为设于节理岩体中(考虑其节理连通率为0,50%和70%的3种情况)的巷道建立模型,分析巷道围岩的变形以及微裂纹分布。结果表明,当巷道处于... 节理岩体具有不连续和大变形等特征。为研究节理岩体巷道围岩的稳定性,基于离散单元法的颗粒流程序,为设于节理岩体中(考虑其节理连通率为0,50%和70%的3种情况)的巷道建立模型,分析巷道围岩的变形以及微裂纹分布。结果表明,当巷道处于完整岩体时,巷道围岩变形较小;当围岩节理连通率达到50%时,巷道围岩出现局部脱落但没有明显的破坏面;当围岩节理连通率为70%时,巷道围岩容易形成破坏面,围岩出现块体状脱落,巷道围岩变形破坏严重。随着节理连通率的增加,围岩微裂纹急剧增加,围岩四周主要分布剪切裂纹,岩体巷道的破坏方式以剪切破坏为主。 展开更多
关键词 节理岩体 颗粒流程序 巷道 节理连通率 变形破坏
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深部节理岩体塑性损伤耦合微面模型 被引量:3
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作者 陈新 杨强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期672-683,共12页
采用微面模型理论和损伤力学方法,建立了节理岩体的弹塑性损伤耦合微面模型.在节理岩体的微面上,将岩体视为由节理面与岩石组成的二元介质,以节理连通率作为岩体沿该方向的面积损伤变量,考虑微面法向拉应力和压应力下的不同塑性变形和... 采用微面模型理论和损伤力学方法,建立了节理岩体的弹塑性损伤耦合微面模型.在节理岩体的微面上,将岩体视为由节理面与岩石组成的二元介质,以节理连通率作为岩体沿该方向的面积损伤变量,考虑微面法向拉应力和压应力下的不同塑性变形和损伤耦合作用机制,基于塑性理论建立了节理岩体的微面塑性损伤增量本构关系.采用微面物理量与宏观物理量的几何约束模型,根据微面方向积分导出了节理岩体的宏观弹塑性增量本构关系.编制了节理岩体微面模型的MARC有限元子程序,对节理岩体的单轴拉伸、压缩试验和泥浆压力作用下的井壁稳定问题进行了数值模拟研究.数值计算结果表明,该模型能很好地揭示载荷作用下节理岩体的各向异性非弹性变形和次生节理演化过程. 展开更多
关键词 深部岩体 节理连通率 微面模型 塑性损伤耦合 井壁稳定
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基于尖点突变理论的采场台阶边坡稳定性研究
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作者 陈明辉 袁利伟 +3 位作者 刘尉俊 李素敏 冯佳兴 陈迪 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第3期605-614,共10页
离散元法适用于模拟露天开采后的非均质岩质台阶边坡在重力荷载作用下的非线性变化,但缺乏明晰量化的边坡失稳判据,难以精确获取边坡安全系数。针对该问题,基于尖点突变理论结合重力增加法,建立了边坡水平方向平均位移与重力系数的尖点... 离散元法适用于模拟露天开采后的非均质岩质台阶边坡在重力荷载作用下的非线性变化,但缺乏明晰量化的边坡失稳判据,难以精确获取边坡安全系数。针对该问题,基于尖点突变理论结合重力增加法,建立了边坡水平方向平均位移与重力系数的尖点突变模型,将边坡临界失稳判据量化为确定的位移突变特征值。通过对不同节理间距和连通率进行组合模拟,揭示了不同组合下边坡临界位移及安全系数变化规律。分析表明:该模型能够有效确定边坡失稳临界位移及安全系数;当节理连通率为0.70时,边坡的临界失稳位移整体高于节理连通率为0.70以上的组合;随着节理间距的增大,边坡临界失稳时沿节理面形成范围更大的滑体,对应较大的临界失稳位移。该研究结果为节理岩体区域边坡位移监测及位移预警阈值提供了理论依据。 展开更多
关键词 尖点突变理论 重力增加法 失稳判据 临界位移 节理间距 节理连通率
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单轴压缩下节理试件的能量耗散特征研究 被引量:3
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作者 陈新 马伯涛 +5 位作者 李佩禅 魏荣耀 李子 张翱宇 张文彬 刘悦 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第4期23-30,共8页
为探究岩体变形破坏过程中的能量转化和耗散机制,对含节理试件单轴压缩下的单位体积外力功、弹性应变能和耗散能密度进行计算和分析。研究发现:(1)节理试件的4类应力应变曲线(类型Ⅰ-单峰型,类型Ⅱ-软化段多峰型,类型Ⅲ-多峰平台后软化... 为探究岩体变形破坏过程中的能量转化和耗散机制,对含节理试件单轴压缩下的单位体积外力功、弹性应变能和耗散能密度进行计算和分析。研究发现:(1)节理试件的4类应力应变曲线(类型Ⅰ-单峰型,类型Ⅱ-软化段多峰型,类型Ⅲ-多峰平台后软化型,类型Ⅳ-多峰平台后硬化—软化型)的能量转化和耗散过程都可以分为弹性变形、连续体非弹性变形和不连续体变形3个阶段;在第一阶段,耗散能占比很少,外力功大部分转化为弹性应变能;在第二阶段,耗散能占比急剧增加,外力功大部分转化为耗散能;在第三阶段,外力功几乎全部转化为耗散能;与类型Ⅰ和类型Ⅱ试件相比,类型Ⅲ和类型Ⅳ试件的连续体非弹性变形阶段的持续时间较长、延性较大;(2)以劈裂、压碎破坏为主的节理倾角较低或较高的试件,其最终的耗散能远高于以剪切滑移、阶梯状破坏为主的节理倾角中等的试件;(3)同一节理倾角下,随着节理连通率的增大,试件破坏所需的单位体积外力功和耗散能密度均减小;(4)随着节理试件耗散能密度对数值的增加,破碎体尺寸—质量分形维数值线性增加。 展开更多
关键词 节理岩体 单轴压缩 能量耗散 节理连通率 节理倾角
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共面断续节理岩体模型抗剪强度及破坏特征分析 被引量:6
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作者 任红磊 李鸿亮 胡宝文 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第20期8629-8637,共9页
为探究共面断续节理的几何特征对岩体力学性质的影响,对制作的含节理类岩石材料进行了直剪试验,运用数字图像技术记录全场应变演化过程,并根据室内试验建立颗粒流模型,探究节理连通率和岩桥长度对岩体抗剪强度及裂纹发育的影响。结果表... 为探究共面断续节理的几何特征对岩体力学性质的影响,对制作的含节理类岩石材料进行了直剪试验,运用数字图像技术记录全场应变演化过程,并根据室内试验建立颗粒流模型,探究节理连通率和岩桥长度对岩体抗剪强度及裂纹发育的影响。结果表明:各级法向应力下,节理连通率的增加限制翼型应变集中区的形成,进而阻断翼裂纹的发育,使岩桥倾向于拉剪破坏,并会造成岩体模型抗剪强度降低;而节理连通率相同时,岩桥长度的改变则不会对岩体抗剪强度造成明显影响;岩桥长度是改变裂纹发展趋势的主要因素,这是因为岩桥长度的变化会增加或降低相邻节理端部应变集中区的交互影响;最后从能量的角度出发揭示了节理连通率和试样破坏失稳的关系。 展开更多
关键词 断续节理岩体 直剪试验 离散元模型 节理连通率 岩桥长度 数字图像技术
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地震作用下含岩桥边坡系统可靠性分析 被引量:2
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作者 李亮 文子祥 +2 位作者 王中伟 唐高朋 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2572-2582,共11页
对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素。在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性。基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估。采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全... 对于岩质边坡而言,节理面是边坡的失稳潜在影响因素。在地震作用下,地震所产生的附加力会进一步影响边坡的稳定性。基于平面岩质边坡模型,研究其在地震作用下的稳定性,并对其系统可靠性进行评估。采用极限平衡法推导平面型岩质边坡安全系数的计算公式,并利用拉丁超立方体抽样(LHS)方法估算其可靠性。以此确定不同的破坏模式对系统可靠性指标的影响程度,并分析不同的参数以及张拉裂缝位置对平面型岩质边坡可靠性的影响。研究结果表明:在系统可靠性评估过程中,LHS方法有着较高的计算效率。平面型岩质边坡各种破坏模式对系统可靠性的影响程度有所差异。张拉裂缝位于坡顶时其倾角以及水平地震因子对系统可靠性指标的影响均较为显著。边坡破坏概率随着块体裂隙连通率的增大而显著增加。 展开更多
关键词 系统可靠性 平面型岩质边坡 超立方体抽样 节理连通率 地震荷载
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