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Improved parameter selection method for mesoscopic numerical simulation test of direct tensile failure of rock and concrete 被引量:1
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作者 刘智光 陈健云 +1 位作者 白卫峰 徐强 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2010年第5期1079-1086,共8页
In order to numerically simulate the failure process of rock and concrete under uniaxial tension,an improved method of selecting the mechanical properties of materials was presented for the random mechanic parameter m... In order to numerically simulate the failure process of rock and concrete under uniaxial tension,an improved method of selecting the mechanical properties of materials was presented for the random mechanic parameter model based on the mesoscopic damage mechanics.The product of strength and elastic modulus of mesoscale representative volume element was considered to be one of the mechanical property parameters of materials and assumed to conform to specified probability distributions to reflect the heterogeneity of mechanical property in materials.With the improved property parameter selection method,a numerical program was developed and the simulation of the failure process of the rock and concrete specimens under static tensile loading condition was carried out.The failure process and complete stress-strain curves of a class of rock and concrete in stable fracture propagation manner under uniaxial tension were obtained.The simulated macroscopic mechanical behavior was compared with the available laboratory experimental observation,and a reasonable agreement was obtained.Verification shows that the improved parameter selection method is suitable for mesoscopic numerical simulation in the failure process of rock and concrete. 展开更多
关键词 rock CONCRETE stable fracture propagation product of strength and elastic modulus heterogeneity numerical simulation uniaxial tension
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Numerical analysis of deformation and failure characteristics of deep roadway surrounding rock under static-dynamic coupling stress 被引量:28
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作者 WU Xing-yu JIANG Li-shuai +3 位作者 XU Xing-gang GUO Tao ZHANG Pei-peng HUANG Wan-peng 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第2期543-555,共13页
In actual production,deep coal mine roadways are often under typical static-dynamic coupling stress(SDCS)conditions with high ground stress and strong dynamic disturbances.With the increasing number of disasters and a... In actual production,deep coal mine roadways are often under typical static-dynamic coupling stress(SDCS)conditions with high ground stress and strong dynamic disturbances.With the increasing number of disasters and accidents induced by SDCS conditions,the safe and efficient production of coal mines is seriously threatened.Therefore,it is of great practical significance to study the deformation and failure characteristics of the roadway surrounding rock under SDCS.In this paper,the effects of different in-situ stress fields and dynamic load conditions on the surrounding rock are studied by numerical simulations,and the deformation and failure characteristics are obtained.According to the simulation results,the horizontal stress,vertical stress and dynamic disturbance have a positive correlation with the plastic failure of the surrounding rock.Among these factors,the influence of the dynamic disturbance is the most substantial.Under the same stress conditions,the extents of deformation and plastic failure of the roof and ribs are always greater than those of the floor.The effect of horizontal stresses on the roadway deformation is more notable than that of vertical stresses.The results indicate that for the roadway under high-stress conditions,the in-situ stress test must be strengthened first.After determining the magnitude of the in-situ stress,the location of the roadway should be reasonably arranged in the design to optimize the mining sequence.For roadways that are strongly disturbed by dynamic loads,rock supports(rebar/cable bolts,steel set etc.)that are capable of maintaining their effectiveness without failure after certain dynamic loads are required.The results of this study contribute to understanding the characteristics of the roadway deformation and failure under SDCS,and can be used to provide a basis for the support design and optimization under similar geological and geotechnical circumstances. 展开更多
关键词 static-dynamic coupling stress(SDCS) deep roadway surrounding rock stability numerical simulation roadway deformation plastic failure of surrounding rock
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Numerical simulation of triaxial compression test for brittle rock sample using a modified constitutive law considering degradation and dilation behavior 被引量:3
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作者 谭鑫 KONIETZKY H FRüHWIRT T 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期3097-3107,共11页
The understanding of the rock deformation and failure process and the development of appropriate constitutive models are the basis for solving problems in rock engineering. In order to investigate progressive failure ... The understanding of the rock deformation and failure process and the development of appropriate constitutive models are the basis for solving problems in rock engineering. In order to investigate progressive failure behavior in brittle rocks, a modified constitutive model was developed which follows the principles of the continuum damage mechanics method. It incorporates non-linear Hoek-Brown failure criterion, confining pressure-dependent strength degradation and volume dilation laws, and is able to represent the nonlinear degradation and dilation behaviors of brittle rocks in the post-failure region. A series of triaxial compression tests were carried out on Eibenstock(Germany) granite samples. Based on a lab data fitting procedure, a consistent parameter set for the modified constitutive model was deduced and implemented into the numerical code FLAC3 D. The good agreement between numerical and laboratory results indicates that the modified constitutive law is well suited to represent the nonlinear mechanical behavior of brittle rock especially in the post-failure region. 展开更多
关键词 progress failure strength degradation DILATION Hoek-Brown criterion numerical simulation brittle rock
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超深巷道围岩应力变化规律及支护技术
4
作者 王胜开 刘家明 +4 位作者 朱志根 余一松 方旭刚 李华华 刘立波 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期54-59,共6页
以云南某矿山为背景,采用理论分析、现场监测、数值模拟相结合的方法,对埋深1 500 m巷道围岩破坏模式进行分析,研究巷道围岩应力的变化规律。结果表明:埋深1 500 m近矿体段主运输巷道及沿脉运输巷道围岩基本属于Ⅰ、Ⅱ类围岩;巷道地层... 以云南某矿山为背景,采用理论分析、现场监测、数值模拟相结合的方法,对埋深1 500 m巷道围岩破坏模式进行分析,研究巷道围岩应力的变化规律。结果表明:埋深1 500 m近矿体段主运输巷道及沿脉运输巷道围岩基本属于Ⅰ、Ⅱ类围岩;巷道地层稳定性对松动圈的影响大于巷道断面尺寸对松动圈的影响;在围岩应力、采动应力、爆破荷载等扰动作用下,巷道拱角围岩应力大于侧帮围岩应力。基于巷道围岩破坏模式,提出了锚杆+钢筋网+喷砼支护方式,3DEC数值模拟结果表明,巷道支护后,巷道两帮、拱顶、底板塑性区深度分别减小了0.5、0.8、0.6 m。 展开更多
关键词 深部开采 巷道 塑性区 围岩 围岩应力 支护方式 数值模拟 破坏模式 围岩稳定性
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充填法开采过程中爆破震动波传递规律与围岩破坏模式研究 被引量:2
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作者 郭志东 祝贺超 +2 位作者 潘博 柴青平 刘惠洋 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期65-71,共7页
目前地下厚大矿体开采方法主要采用嗣后充填法,研究爆破开采对围岩和充填体的动力学响应至关重要。为此,针对鞍本区域某厚大矿体空场嗣后充填法开采中面临的围岩—充填体损伤破坏和地表爆破振动控制安全问题,通过拉—压剪耦合爆破损伤... 目前地下厚大矿体开采方法主要采用嗣后充填法,研究爆破开采对围岩和充填体的动力学响应至关重要。为此,针对鞍本区域某厚大矿体空场嗣后充填法开采中面临的围岩—充填体损伤破坏和地表爆破振动控制安全问题,通过拉—压剪耦合爆破损伤力学模型数值模拟,开展了围岩—充填体损伤区空间分布规律研究,揭示了矿体与充填体的损伤区分布以及爆破震动波传播规律,为爆破参数优化设计提供理论支撑。研究结果表明:在采场生产爆破作用下,可将爆破损伤区划分为强扰动区(D=1.0)和弱扰动区(D<1.0),强扰动区深度均大于弱扰动区,整体分布随着深度呈现出非线性递减规律;充填体对爆破振动波的传播有明显地弱化机制,振动速度场总体呈现出非对称分布,地表监测质点峰值振动速度满足规范要求。 展开更多
关键词 充填开采 爆破振动 损伤本构模型 围岩破坏 数值模拟
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单轴压缩下含钻孔煤样力学行为试验与数值模拟
6
作者 焦振华 倪志辉 +3 位作者 胡浩 杨利文 李睿 马家宝 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期108-119,共12页
煤层钻孔卸压是目前现场应用最为广泛的冲击地压防治技术,为探明孔洞缺陷对煤体力学特性、能量积聚释放以及破坏模式的影响规律,通过开展单轴加载试验,并结合颗粒离散元模拟,分别从宏细观角度研究不同孔径煤样应力应变曲线、能量演化规... 煤层钻孔卸压是目前现场应用最为广泛的冲击地压防治技术,为探明孔洞缺陷对煤体力学特性、能量积聚释放以及破坏模式的影响规律,通过开展单轴加载试验,并结合颗粒离散元模拟,分别从宏细观角度研究不同孔径煤样应力应变曲线、能量演化规律、裂纹扩展破坏特征。发现含孔煤样的力学参数均显著低于完整煤样,随钻孔直径的增加,含孔煤样的峰值强度、峰值应变与弹性模量均呈衰减趋势。加载过程中含孔煤样在峰值应力前均出现应力突降现象,在数值模拟中表现更加明显,表明钻孔的存在破坏了煤样的原始结构,使其承载力发生弱化。完整和含孔煤样能量演化规律基本一致,在达到峰值强度前,以弹性能积聚为主,峰值强度后,耗散能急剧增加。相较于其他力学参数,弹性能指标下降幅度更大。钻孔直径越大,能量耗散比急剧上升时对应的应变越小,从而越不容易积聚能量发生冲击性破坏。通过数值模拟对比煤样破坏前后应力场分布可以看出,拉应力数值和分布范围均随钻孔直径增大而增大,钻孔直径对拉应力区域的扩展和拉应力的大小均有显著影响。从应力张量演化的分析中发现,应力的大小及方向对裂隙的萌生与发展均有导向作用,钻孔周围会出现明显的应力偏转现象。 展开更多
关键词 钻孔煤样 力学行为 能量耗散 破坏模式 数值模拟
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深部软岩大断面硐室围岩变形破坏机理及其控制
7
作者 唐进 吴开洪 +3 位作者 王志修 刘鑫 吉昱钦 赵星如 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期87-96,共10页
深井复杂地层矿山大断面软岩硐室在高应力、开挖扰动及自身软岩影响下,常发生严重变形破坏,威胁工程安全。本文以毛坪铅锌矿盲混合井大断面软岩卷扬机房硐室为研究对象,通过岩体质量评价、现场破坏形式调查及原支护方案下围岩变形破坏... 深井复杂地层矿山大断面软岩硐室在高应力、开挖扰动及自身软岩影响下,常发生严重变形破坏,威胁工程安全。本文以毛坪铅锌矿盲混合井大断面软岩卷扬机房硐室为研究对象,通过岩体质量评价、现场破坏形式调查及原支护方案下围岩变形破坏机制分析,系统探讨了软岩大断面硐室围岩变形破坏机理及影响因素。研究结果表明:①现场调查得出硐室围岩的岩体质量极差,节理裂隙发育,松散软弱,主要破坏形式有帮部开裂、顶部石炭系地层垮塌及支护结构破坏,破坏主要受地质因素、设计因素及施工因素共同影响;②通过软岩塑性区理论计算,揭示了支护力与塑性区半径的关系,提出了“720 kN级抗剪预应力长锚索+600 kN级预应力锚索+300 kN级预应力锚索+钢板+喷射混凝土+钢带+卷扬机基础底板C40钢筋混凝土”的综合加固方案;③采用FLAC3D数值模拟分析得出:硐室开挖后围岩应力集中明显,最大位移达11 cm,随时间增加变形持续增大,300 d后位移达29 cm;支护后围岩变形逐步收敛,位移稳定在31 cm,验证了加固方案的有效性;④现场监测数据显示,锚索应力计受力在60 d后趋于稳定,围岩变形得到有效控制,卷扬机房硐室围岩稳定性显著提升。该研究成果显著提高了围岩自承能力和整体支护强度,有效控制了围岩流变,为类似深井复杂地层大断面软岩硐室工程的设计与施工提供了理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 软岩 大断面硐室 变形破坏机理 加固方案 数值模拟
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水平层状岩隧道支护参数优化设计与数值模拟
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作者 魏晓波 《铁道建筑》 北大核心 2025年第2期101-106,共6页
以铜川隧道为研究对象,采用调研、数值模拟和现场验证的方法,对水平层状岩隧道的支护参数进行了研究。结果表明,水平层状泥岩和砂岩在受力过程中的破坏临界厚度分别为1.65、1.36 m。针对不同岩体特性和地质条件,提出了支护参数优化方法... 以铜川隧道为研究对象,采用调研、数值模拟和现场验证的方法,对水平层状岩隧道的支护参数进行了研究。结果表明,水平层状泥岩和砂岩在受力过程中的破坏临界厚度分别为1.65、1.36 m。针对不同岩体特性和地质条件,提出了支护参数优化方法,并结合工程实际情况优化了支护结构设计方案,建立了考虑岩体力学行为的数值模型对优化方案进行验证。通过对现场25个Ⅲ级、Ⅳ级围岩断面变形数据分析,验证了优化设计方案的合理性和安全性。研究成果可为水平层状岩隧道支护设计提供理论依据,并可指导类似工程施工决策。 展开更多
关键词 铁路隧道 水平层状岩 参数研究 数值模拟 支护结构 破坏临界厚度 现场验证
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断层斜交岩质高边坡开挖变形特征及其治理效果评价--以陕南地区某岩质高边坡为例 被引量:7
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作者 石玉玲 侯明杰 +2 位作者 李怀鑫 晏长根 文奎 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第3期400-413,共14页
为厘清断层斜交岩质高边坡开挖变形特性以及边坡治理后的时变特性,以陕南地区某断层斜交岩质高边坡为例,综合采用现场调查、数值模拟以及多点位移监测等方法分析断层斜交岩质高边坡破坏机制,归纳了断层斜交岩质高边坡的主要致灾因子,分... 为厘清断层斜交岩质高边坡开挖变形特性以及边坡治理后的时变特性,以陕南地区某断层斜交岩质高边坡为例,综合采用现场调查、数值模拟以及多点位移监测等方法分析断层斜交岩质高边坡破坏机制,归纳了断层斜交岩质高边坡的主要致灾因子,分析了边坡开挖过程中的变形特性,并探讨了边坡治理的时效性。结果表明:研究区域地形陡峭,受断层和坡脚开挖影响呈现出典型临空地形地貌,且受地质构造影响,出露岩体破碎程度较高,节理裂隙发育;基于数值仿真论证了断层斜交岩质高边坡采用“上部锚索锁固+中部坡体刷方+下部锚索和抗滑桩加固”方案治理的可行性,现场调查和监测数据结果表明边坡治理效果明显;断层处流土溶蚀效应明显,强降雨诱发岩质高边坡后缘断层附近平台发生塌陷,在断层和坡脚部位增设排水措施后坡体病害得到有效缓解,整体变形速率得到有效控制。研究成果对断层斜交岩质高边坡的治理及破坏机制分析具有参考意义。 展开更多
关键词 断层 岩质高边坡 边坡防治 破坏机制 数值仿真 变形特性 治理评价 陕西
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库水升降作用下灰岩岸坡稳定性数值研究
10
作者 刘新荣 李沛瑶 +4 位作者 刘馨琳 郭雪岩 周小涵 罗新飏 王浩 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期23-37,共15页
基于现场调研与采样,采用室内力学试验测定灰岩力学参数与干湿循环下强度劣化规律;基于UDEC建立库岸边坡数值模型,研究了三峡库区反倾岸坡、顺层岸坡、近水平层状岸坡及含危岩体岸坡在库水升降作用下的失稳演化过程及消落带劣化深度与... 基于现场调研与采样,采用室内力学试验测定灰岩力学参数与干湿循环下强度劣化规律;基于UDEC建立库岸边坡数值模型,研究了三峡库区反倾岸坡、顺层岸坡、近水平层状岸坡及含危岩体岸坡在库水升降作用下的失稳演化过程及消落带劣化深度与岩层厚度对岸坡稳定性的影响规律。结果表明:库水升降作用下岸坡的失稳过程可以分为裂隙萌生发育、裂隙发展贯通和坡体失稳破坏阶段;随着消落带劣化深度的增加,4种岸坡稳定性系数降低;随着岩层厚度的增加,4种岸坡的稳定性系数升高。近水平层状岸坡稳定性系数受以上2种因素影响最大,而随着干湿循环次数增加发生的变化最小;当劣化深度大于10 m以及岩层厚度大于5 m时,含危岩体岸坡稳定性系数随影响因素水平变化而产生的变化量较小。长远来看,受库水影响的4种典型岩质岸坡稳定性从大到小依次为反倾岸坡、近水平层状岸坡、顺层岸坡、含危岩体岸坡。 展开更多
关键词 消落带劣化 库岸边坡 数值模拟 失稳破坏 岩体稳定性
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层间非均质含天然气水合物沉积物力学性质数值模拟研究 被引量:2
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作者 叶瑞杰 蒋宇静 +2 位作者 张瑞琪 公彬 张博文 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期22-29,共8页
为探究含天然气水合物夹层的砂岩储层的力学性质及剪切破坏机理,采用离散元法制备含天然气水合物夹层的砂岩储层试样,进行了一系列双轴剪切试验。研究结果表明:当天然气水合物夹层的饱和度低于15%,且夹层厚度小于1/5时,砂岩储层整体强... 为探究含天然气水合物夹层的砂岩储层的力学性质及剪切破坏机理,采用离散元法制备含天然气水合物夹层的砂岩储层试样,进行了一系列双轴剪切试验。研究结果表明:当天然气水合物夹层的饱和度低于15%,且夹层厚度小于1/5时,砂岩储层整体强度降低;当水合物夹层的饱和度超过35%,含水合物夹层厚度超过1/2时,水合物夹层才能增强整个试样的强度。含水合物夹层的失效形式与上覆层和下伏层的失效形式不同,含水合物夹层的破坏主要归因于水合物颗粒与周围颗粒的胶结作用的破坏。 展开更多
关键词 天然气水合物 含水合物夹层 层间非均质 数值模拟 力学性质 失效模式
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动载扰动下巷道围岩冲击破坏与能量释放规律研究 被引量:4
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作者 马斌文 谢和平 +5 位作者 张修峰 周宏伟 陈洋 郑福润 孙文斌 朱建波 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期1-18,共18页
深部煤矿开采过程中的动载扰动可能诱发巷道围岩冲击失稳,为揭示动载扰动与围岩冲击破坏的关系,采用PFC数值模拟方法,分析了采动应力、动载荷和震源位置对巷道围岩冲击破坏与能量释放的影响规律。研究结果表明:相同动载扰动下,巷道围岩... 深部煤矿开采过程中的动载扰动可能诱发巷道围岩冲击失稳,为揭示动载扰动与围岩冲击破坏的关系,采用PFC数值模拟方法,分析了采动应力、动载荷和震源位置对巷道围岩冲击破坏与能量释放的影响规律。研究结果表明:相同动载扰动下,巷道围岩整体变形随采动应力的增大逐渐增大,较大动载荷会引起巷道顶板的显著下沉,且近震源侧的巷道帮部位移较大。低采动应力和动载荷条件下,动载扰动诱发巷道围岩破坏的能量释放主要集中于两帮煤体,表现出由巷道浅部向深部的多频次小能量释放,两帮煤体呈渐进式破坏;高采动应力和动载荷条件下,巷道两帮深部煤体表现为突然的大面积失稳和快速的能量释放。动载扰动下巷道围岩冲击危险除与动载扰动能量有关,还取决于围岩的能量释放量级。当采动应力或动载荷增大到一定程度时,围岩破坏能量释放量级增大,表现为突然的大能量释放,具有较大的冲击危险。研究结果可为深入了解煤矿动载扰动与巷道冲击破坏的关系及其防治提供参考。 展开更多
关键词 冲击地压 动载扰动 围岩破坏 能量释放 数值模拟
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倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置 被引量:4
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作者 康宝祥 宋战平 +3 位作者 张庆贺 许晓静 周冠南 潘红伟 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期89-99,共11页
针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜... 针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。 展开更多
关键词 隧道工程 煤系地层 围岩大变形 破坏机理 数值模拟
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单轴压缩下不同倾角煤岩组合体力学特性及破坏特征 被引量:5
14
作者 杜锋 王凯 +3 位作者 孙加智 邓云 丰程涛 谢陈孝先 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期136-145,共10页
为探究不同倾角下煤岩组合体失稳诱发冲击地压机制,利用颗粒离散元程序对0、15、30、45、60°这5组不同倾角煤岩组合体进行单轴压缩试验。研究结果表明:煤是煤岩组合体失稳破坏的主体;当煤岩组合体的倾角分别由0°增加至30°... 为探究不同倾角下煤岩组合体失稳诱发冲击地压机制,利用颗粒离散元程序对0、15、30、45、60°这5组不同倾角煤岩组合体进行单轴压缩试验。研究结果表明:煤是煤岩组合体失稳破坏的主体;当煤岩组合体的倾角分别由0°增加至30°和由30°增加到60°时,煤岩组合体的单轴抗压强度分别下降2.01%和9.59%,细观裂纹数量分别下降22.9%和4.0%,声发射信号出现时间提前,说明倾角的增大导致煤岩组合体单轴抗压强度降低,失稳破坏时间提前但破坏程度降低;在单轴加载初期,不同倾角组合体界面处煤岩颗粒向界面处运动导致界面处存在扩容趋势,倾角影响界面附近煤岩颗粒的运动进而导致组合体破坏区域逐渐由煤体向煤岩交界面过渡;当煤体裂纹扩展至煤岩界面时,高倾角煤岩组合体产生的界面滑移效应导致其破坏形式由压剪破坏转变为滑移破坏,且30°倾角为分界线。 展开更多
关键词 单轴压缩 不同倾角 煤岩组合体 力学特性 破坏特性 裂纹扩展 数值模拟
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高应力软岩巷道围岩协同一体化控制机理及技术研究 被引量:3
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作者 王稳飞 高保彬 +3 位作者 张龙洋 王世龙 张磊 王勇 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期103-109,共7页
针对平煤八矿深部软岩巷道变形大、支护失效严重等技术难题,采用现场调研、理论分析、数值模拟以及工业试验等方法,分析了高应力软岩巷道变形特征和失稳破坏机制,提出巷道围岩协同一体化控制机理,设计了“深浅部锚固注浆+深部锚索补强+... 针对平煤八矿深部软岩巷道变形大、支护失效严重等技术难题,采用现场调研、理论分析、数值模拟以及工业试验等方法,分析了高应力软岩巷道变形特征和失稳破坏机制,提出巷道围岩协同一体化控制机理,设计了“深浅部锚固注浆+深部锚索补强+卸压槽卸压”的围岩协同一体化控制方案。通过理论计算验证得到支护后协同围岩承载体极限承载合力大于其承载合力;通过FLAC3D模拟显示设计方案能够使内外围岩结构相互协同承载,充分释放巷道周围塑性变形能,均匀分布围岩载荷。巷道重新支护后,围岩应力影响范围转移至巷道深处10 m区域,围岩-支护达到协同一体载荷均匀的承载结构;矿井监测数据表明:巷道修复一年后,最大移近量不足巷道宽的4%,最大下沉量不足巷道高度的5%,巷道变形基本趋于平稳状态。 展开更多
关键词 高应力 软岩大变形 失稳破坏机制 协同一体化控制 数值模拟
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岩石-混凝土组合体单轴压缩力学与破坏特征数值模拟研究 被引量:1
16
作者 董卓 王永霞 袁瑞甫 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期152-162,共11页
目的为研究单轴压缩条件下混凝土组分骨料含量、强度等级、占比和界面倾角对岩石-混凝土组合体力学与破坏特征的影响,方法结合凸多边形随机骨料生成投放程序与RFPA2D分析系统,构建组合体数值模型并进行数值模拟。结果组合体的破坏类型... 目的为研究单轴压缩条件下混凝土组分骨料含量、强度等级、占比和界面倾角对岩石-混凝土组合体力学与破坏特征的影响,方法结合凸多边形随机骨料生成投放程序与RFPA2D分析系统,构建组合体数值模型并进行数值模拟。结果组合体的破坏类型可分为由混凝土组分破坏并延伸至花岗岩组分或两种组分及界面共同破坏引起的“两体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”,由混凝土组分单独破坏或混凝土组分和界面共同破坏引起的“单体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”。对界面处应力状态进行分析,从理论上解释了沿界面宏观裂纹的形成原因;组合体抗压强度接近混凝土的抗压强度,其值与混凝土组分强度等级正相关而与占比负相关;组合体弹性模量数值模拟结果与理论值吻合较好,且与骨料含量和强度等级正相关,与混凝土组分占比和界面倾角负相关;组合体泊松比与骨料含量和混凝土组分占比负相关,强度等级对其影响较小;组合体抗压强度和泊松比均随界面倾角的增加先减小后增加。结论构建了含骨料岩石-混凝土组合体数值模型,并运用RFPA2D分析系统对4种组合方式组合体进行数值模拟,可通过提高混凝土组分强度、降低混凝土组分占比与材料间的界面倾角提升组合体的力学特性。研究结果可为地下或坝体等工程的稳定性分析提供参考依据。 展开更多
关键词 岩石-混凝土组合体 随机骨料 单轴压缩 数值模拟 力学与破坏特征
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动静组合加载下长径比对岩样峰值应力与破坏形态影响研究
17
作者 王诗杰 王志亮 +1 位作者 封陈晨 倪羽 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期126-136,共11页
为了探究动静组合加载条件下岩样长径比对其强度及破坏形态的影响,先基于岩石动力学理论,阐释了SHPB试验中应力波传播的基本规律。随后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对6组不同长径比试样开展了动静组合加载数值模拟,深入分析其应力-应... 为了探究动静组合加载条件下岩样长径比对其强度及破坏形态的影响,先基于岩石动力学理论,阐释了SHPB试验中应力波传播的基本规律。随后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对6组不同长径比试样开展了动静组合加载数值模拟,深入分析其应力-应变响应与破坏形态的演化规律。研究结果表明:动静组合加载下试样应力-应变曲线大致分线弹性阶段、破坏阶段与峰后阶段;长径比越大,破坏阶段的“上凹”现象越显著;当长径比n>0.8时,应力-应变曲线峰后阶段出现回弹。围压相同时,不同轴压下试样峰值应力总体上随长径比的增大而增大。轴压在20 MPa条件下,当围压低于一定阈值时,大长径比试样峰值应力会更高;而当围压大于该阈值,峰值应力与长径比关系不甚明显;围压的增加会抑制长径比对峰值应力的影响。在不同动静组合加载条件下,试样均以剪切破坏为主,端面边缘易出现碎块脱落,侧面可观测到剪切裂纹;随着长径比的增大,试样破坏程度逐渐降低,其侧面剪切裂纹数量也趋于减少。 展开更多
关键词 深部岩石 长径比 应力特性 破坏形态 数值模拟
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膨胀性软岩隧道结构渐进性破坏机制与支护优化研究——以大亮山隧道为例
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作者 李守仁 谢雄耀 +1 位作者 唐亘跻 李培锋 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期424-434,共11页
为解决大亮山隧道穿越高地应力膨胀性软岩地层时出现的底鼓灾害和二次衬砌持续压溃问题,采用现场调研、监测试验与数值模拟等手段,开展大变形隧道支护破坏演化机制分析和支护方案优化设计研究。根据隧道病害特征、现场测试试验,提出加... 为解决大亮山隧道穿越高地应力膨胀性软岩地层时出现的底鼓灾害和二次衬砌持续压溃问题,采用现场调研、监测试验与数值模拟等手段,开展大变形隧道支护破坏演化机制分析和支护方案优化设计研究。根据隧道病害特征、现场测试试验,提出加深仰拱+打设钢花管+增厚二次衬砌的支护优化方案;结合数值模拟验证支护优化方案的可行性,并将优化后的支护方案在试验段开展工程应用。主要结论如下:1)隧道底部围岩遇水软化后承载能力显著降低,在未被水侵蚀的拱脚位置产生应力集中现象,上覆围岩压力传递至拱脚的向下荷载与隧道底部围岩膨胀产生的向上荷载在拱脚附近交汇,从而诱发局部剪切隆起破坏;2)仰拱单侧隆起破坏削弱了二次衬砌水平支撑力,在围岩水平构造应力作用下隧道两腰向洞内挤入变形,二次衬砌内表面压应力较大的拱肩至拱顶范围内出现混凝土压溃和钢筋挤出破坏,二次衬砌破坏后对围岩的水平约束能力进一步丧失,导致塑性区范围显著增大并向仰拱隆起侧的拱肩位置发展,加剧了仰拱隆起变形和二次衬砌破坏趋势;3)支护方案优化设计主要发挥增强围岩承载能力和改善二次衬砌内力分布的作用,与优化前相比围岩塑性区拉剪破坏范围明显减小,由于水侵蚀隧道底部造成的底鼓和二次衬砌压溃灾害得到有效控制。 展开更多
关键词 公路隧道 膨胀性软岩 数值模拟 破坏机制 支护优化
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基于相场法的水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏机理
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作者 王扬淋 王俣 +1 位作者 刘思佳 寇苗苗 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期211-220,共10页
探究水-力耦合作用下裂隙岩体的力学响应和破坏机制,对解决水-力耦合工况下岩体工程安全与稳定问题具有重要意义。基于Biot多孔介质理论及弹性理论,提出一种水-力耦合相场数值模拟方法,提出交错时间积分方案来获得流体压力和固体变形的... 探究水-力耦合作用下裂隙岩体的力学响应和破坏机制,对解决水-力耦合工况下岩体工程安全与稳定问题具有重要意义。基于Biot多孔介质理论及弹性理论,提出一种水-力耦合相场数值模拟方法,提出交错时间积分方案来获得流体压力和固体变形的稳定解,得到的控制方程式采用全饱和多孔介质弹性理论的体积应变分离和偏应变分离。通过模拟水力压裂与天然裂隙相互作用等数值算例验证了数值模型的有效性和正确性。此外,为探究实际工程开挖过程中的卸载破坏机理,结合钻孔注液试验数值实例,建立一个裂隙岩体水-力耦合卸载破坏模型,模拟水-力耦合条件下裂隙岩体卸荷破坏全过程。结果表明:在水-力耦合卸载破坏过程中,混合拉-剪裂纹的扩展和连接主导了最终破坏模式;初始围压、初始卸荷应力状态对剪切裂纹的发育具有促进作用,水压则反之。 展开更多
关键词 裂隙岩体 水-力耦合作用 卸载破坏机理 相场法 数值模拟
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单轴压缩下横观各向同性岩石破裂过程的数值模拟 被引量:71
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作者 梁正召 唐春安 +2 位作者 李厚祥 徐涛 杨天鸿 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期57-62,共6页
采用基于细观损伤力学基础上开发的 RFPA2D数值模拟软件,用 2 种不同的岩石材料来组成 7 个不同岩层倾角的横观各向同性的岩石试件,通过单轴加载数值模拟试验,模拟横观各向同性岩石渐进破裂的整个过程,分析了岩层与最大主应力之间的倾... 采用基于细观损伤力学基础上开发的 RFPA2D数值模拟软件,用 2 种不同的岩石材料来组成 7 个不同岩层倾角的横观各向同性的岩石试件,通过单轴加载数值模拟试验,模拟横观各向同性岩石渐进破裂的整个过程,分析了岩层与最大主应力之间的倾角和强度之间的关系,讨论了不同岩层倾角的横观各向同性岩体的不同破裂模式及其破坏准则。 展开更多
关键词 横观各向同性 单轴压缩 岩层倾角 岩石破裂 岩石材料 试件 破坏准则 破裂模式 岩体 模拟
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