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高应力层状碎裂硬岩巷道渐进破裂与大变形机制的模拟分析
1
作者
谢振坤
邱士利
+3 位作者
李邵军
江权
李铁平
荆留杰
《安全与环境工程》
北大核心
2025年第5期1-14,共14页
高应力层状碎裂硬岩巷道因多尺度非均质与非连续结构特性,在开挖卸荷作用下易诱发渐进破裂与大变形灾害,威胁施工安全。为揭示此类巷道的渐进破裂与大变形机制,以中国某金属矿山为背景,开发并应用了三维黏结块体损伤本构模型(bonded blo...
高应力层状碎裂硬岩巷道因多尺度非均质与非连续结构特性,在开挖卸荷作用下易诱发渐进破裂与大变形灾害,威胁施工安全。为揭示此类巷道的渐进破裂与大变形机制,以中国某金属矿山为背景,开发并应用了三维黏结块体损伤本构模型(bonded block damage model, BBDM),该模型耦合了块体单元错断与结构面接触损伤机制,能更真实地模拟碎裂岩体的渐进破坏过程。基于该模型理论,融合现场结构面识别数据,建立了包含离散裂隙网络的层状碎裂硬岩巷道合成岩体模型(synthetic rockmass model, SRM),系统模拟了巷道围岩开挖损伤演化全过程。结果显示:巷道拱脚位置受层状结构面影响,形成薄层状弱化区,并在挤压应力作用下发生持续性挤出变形(位移量达40 mm);巷道顶拱V形破坏区岩块出现拉伸损伤特征,并向临空面产生阶段性滑移(位移量达23 mm);结构面损伤积累导致围岩完整性丧失,进而诱发了围岩渐进破裂与大变形破坏,模拟结果与现场破坏特征一致。研究通过所建立的BBDM-SRM数值模型,明确了高应力层状碎裂岩巷道大变形的结构面控制机制,可为同类工程支护设计优化提供理论依据。
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关键词
高应力层状碎裂硬岩巷道
渐进破裂
大变形机制
节理本构
合成
岩
体模型
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职称材料
深部硬岩巷道围岩板裂破坏试验研究进展与展望
被引量：
9
2
作者
罗勇
宫凤强
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期46-60,共15页
深部硬岩巷道及隧道围岩开挖后易诱发大致平行开挖面的板裂或层裂破坏现象,严重影响深部工程的稳定和安全。板裂现象的形成不仅与开挖前深部围岩岩性、所处应力环境有关,还与巷道开挖过程中围岩所经历的应力路径密切相关。室内试验是研...
深部硬岩巷道及隧道围岩开挖后易诱发大致平行开挖面的板裂或层裂破坏现象,严重影响深部工程的稳定和安全。板裂现象的形成不仅与开挖前深部围岩岩性、所处应力环境有关,还与巷道开挖过程中围岩所经历的应力路径密切相关。室内试验是研究深部围岩板裂破坏的一种重要方法,而比照深部硬岩巷道开挖的应力条件和应力路径开展室内试验研究是获得板裂破坏特征和科学揭示板裂破坏形成机制的关键。根据室内试验研究所选的试样类型出发,从实心长方体试样板裂试验、含预制孔洞试样板裂试验以及“先加载后孔内卸荷”板裂试验三方面,重点介绍了板裂破坏室内试验设备发展情况和取得的研究进展,总结了板裂破坏室内试验研究中主要存在的问题和难题,提出了板裂破坏室内试验研究的未来发展趋势和方向:①研发与岩石性质相似的3D打印材料,构筑深部岩体大尺度巷道开挖模型试验试样;②研制能真实模拟巷道围岩应力条件和应力路径的大尺度、高吨位的真三轴试验系统,实现三维应力环境中巷道开挖过程模拟;③开发能显示围岩实时变形、裂隙和应力状态的监测技术和软件。在此基础上,开展室内巷道板裂破坏试验模拟,并结合数值模拟试验结果,总结板裂破坏特征和演化规律,获得板裂破坏具体量化指标,并建立含关键指标的板裂破坏判据,揭示深部围岩板裂破坏形成机制。
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关键词
硬
岩
巷道
高
地
应力
板裂
真三轴
开孔卸荷
破坏试验
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职称材料
金川不良岩体分类及其巷道支护研究
被引量：
10
3
作者
周青
杨新安
+1 位作者
高艳灵
刘保卫
《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2002年第2期140-142,共3页
根据岩组类型、岩体结构类型及其工程地质特征,给出了按稳定性划分的金川矿区工程岩体分类表,不良岩层为其中不稳定和极不稳定两类;分析认为,金川不良岩层具有岩体单块强度高等四个特点,不良岩层巷道围岩变形具有围岩变形量大和流变变...
根据岩组类型、岩体结构类型及其工程地质特征,给出了按稳定性划分的金川矿区工程岩体分类表,不良岩层为其中不稳定和极不稳定两类;分析认为,金川不良岩层具有岩体单块强度高等四个特点,不良岩层巷道围岩变形具有围岩变形量大和流变变形显著两个显著特点,据此给出了三条支护设计原则;根据在金川二矿区进行不良岩层支护试验的实践经验和金川不良岩层巷道支护原则,给出了适用于各类不良岩层巷道的支护设计方案。
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关键词
金川
不良
岩
体
高
应力
碎裂
岩
体
岩
体分类
巷道
支护
支护方法
锚注支护
支护原则
围
岩
变形
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职称材料
题名
高应力层状碎裂硬岩巷道渐进破裂与大变形机制的模拟分析
1
作者
谢振坤
邱士利
李邵军
江权
李铁平
荆留杰
机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室
中国科学院大学
湖南省地质灾害调查监测所
中铁工程装备集团有限公司
出处
《安全与环境工程》
北大核心
2025年第5期1-14,共14页
基金
国家自然科学基金面上项目(42377172)。
文摘
高应力层状碎裂硬岩巷道因多尺度非均质与非连续结构特性,在开挖卸荷作用下易诱发渐进破裂与大变形灾害,威胁施工安全。为揭示此类巷道的渐进破裂与大变形机制,以中国某金属矿山为背景,开发并应用了三维黏结块体损伤本构模型(bonded block damage model, BBDM),该模型耦合了块体单元错断与结构面接触损伤机制,能更真实地模拟碎裂岩体的渐进破坏过程。基于该模型理论,融合现场结构面识别数据,建立了包含离散裂隙网络的层状碎裂硬岩巷道合成岩体模型(synthetic rockmass model, SRM),系统模拟了巷道围岩开挖损伤演化全过程。结果显示:巷道拱脚位置受层状结构面影响,形成薄层状弱化区,并在挤压应力作用下发生持续性挤出变形(位移量达40 mm);巷道顶拱V形破坏区岩块出现拉伸损伤特征,并向临空面产生阶段性滑移(位移量达23 mm);结构面损伤积累导致围岩完整性丧失,进而诱发了围岩渐进破裂与大变形破坏,模拟结果与现场破坏特征一致。研究通过所建立的BBDM-SRM数值模型,明确了高应力层状碎裂岩巷道大变形的结构面控制机制,可为同类工程支护设计优化提供理论依据。
关键词
高应力层状碎裂硬岩巷道
渐进破裂
大变形机制
节理本构
合成
岩
体模型
Keywords
high-stress layered fractured hard rock roadway
progressive failure
large deformation disaster
joint constitutive
synthetic rockmass model(SRM)
分类号
X935 [环境科学与工程—安全科学]
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
深部硬岩巷道围岩板裂破坏试验研究进展与展望
被引量：
9
2
作者
罗勇
宫凤强
机构
南华大学资源环境与安全工程学院
东南大学土木工程学院
出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期46-60,共15页
基金
国家自然科学基金资助项目(52104133,42077244)
湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ40465)。
文摘
深部硬岩巷道及隧道围岩开挖后易诱发大致平行开挖面的板裂或层裂破坏现象,严重影响深部工程的稳定和安全。板裂现象的形成不仅与开挖前深部围岩岩性、所处应力环境有关,还与巷道开挖过程中围岩所经历的应力路径密切相关。室内试验是研究深部围岩板裂破坏的一种重要方法,而比照深部硬岩巷道开挖的应力条件和应力路径开展室内试验研究是获得板裂破坏特征和科学揭示板裂破坏形成机制的关键。根据室内试验研究所选的试样类型出发,从实心长方体试样板裂试验、含预制孔洞试样板裂试验以及“先加载后孔内卸荷”板裂试验三方面,重点介绍了板裂破坏室内试验设备发展情况和取得的研究进展,总结了板裂破坏室内试验研究中主要存在的问题和难题,提出了板裂破坏室内试验研究的未来发展趋势和方向:①研发与岩石性质相似的3D打印材料,构筑深部岩体大尺度巷道开挖模型试验试样;②研制能真实模拟巷道围岩应力条件和应力路径的大尺度、高吨位的真三轴试验系统,实现三维应力环境中巷道开挖过程模拟;③开发能显示围岩实时变形、裂隙和应力状态的监测技术和软件。在此基础上,开展室内巷道板裂破坏试验模拟,并结合数值模拟试验结果,总结板裂破坏特征和演化规律,获得板裂破坏具体量化指标,并建立含关键指标的板裂破坏判据,揭示深部围岩板裂破坏形成机制。
关键词
硬
岩
巷道
高
地
应力
板裂
真三轴
开孔卸荷
破坏试验
Keywords
hard rock roadway
high geostress
spalling
true-triaxial
opening unloading
formation test
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
金川不良岩体分类及其巷道支护研究
被引量：
10
3
作者
周青
杨新安
高艳灵
刘保卫
机构
同济大学铁道建筑系
金川有色金属公司二矿区
出处
《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2002年第2期140-142,共3页
基金
国家有色金属工业局科技发展基金资助项目(1999)
文摘
根据岩组类型、岩体结构类型及其工程地质特征,给出了按稳定性划分的金川矿区工程岩体分类表,不良岩层为其中不稳定和极不稳定两类;分析认为,金川不良岩层具有岩体单块强度高等四个特点,不良岩层巷道围岩变形具有围岩变形量大和流变变形显著两个显著特点,据此给出了三条支护设计原则;根据在金川二矿区进行不良岩层支护试验的实践经验和金川不良岩层巷道支护原则,给出了适用于各类不良岩层巷道的支护设计方案。
关键词
金川
不良
岩
体
高
应力
碎裂
岩
体
岩
体分类
巷道
支护
支护方法
锚注支护
支护原则
围
岩
变形
Keywords
high stress weak rock
rock mass classification
roadway support
support technique
bolt-grouting support
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高应力层状碎裂硬岩巷道渐进破裂与大变形机制的模拟分析
谢振坤
邱士利
李邵军
江权
李铁平
荆留杰
《安全与环境工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
深部硬岩巷道围岩板裂破坏试验研究进展与展望
罗勇
宫凤强
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022
9
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下载PDF
职称材料
3
金川不良岩体分类及其巷道支护研究
周青
杨新安
高艳灵
刘保卫
《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2002
10
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职称材料
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