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深部开采中岩爆岩块弹射速度的理论与实验 被引量：18
1
作者 宫伟力 汪虎 +1 位作者 何满潮 杨春和 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2269-2278,共10页
为预测岩爆灾害的破坏性,开展了岩爆过程中破碎岩块弹射速度的理论与实验研究。进行了真三轴卸载花岗岩岩爆的物理模拟实验,应用动态摩尔圆分析法,建立了岩爆过程中岩块弹射速度的理论模型;计算了岩块三种典型运动形式,即平抛弹射、斜... 为预测岩爆灾害的破坏性,开展了岩爆过程中破碎岩块弹射速度的理论与实验研究。进行了真三轴卸载花岗岩岩爆的物理模拟实验,应用动态摩尔圆分析法,建立了岩爆过程中岩块弹射速度的理论模型;计算了岩块三种典型运动形式,即平抛弹射、斜上抛弹射、斜下抛弹射的弹射速度,并与岩爆实验得到的实验值进行了比较。研究结果表明:岩块弹射速度的理论计算值与实测值基本吻合。建立的岩块弹射速度的理论模型中涉及的应力参数为静态应力,而静态应力值可以应用地应力测试、应力监测,开采或开挖形成的应力集中理论在岩爆发生前获得。 展开更多
关键词 岩爆预测 弹射速度 真三轴卸载 岩爆物理模拟 岩爆烈度
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地下工程微观NPR锚杆钢静力拉伸及锚固抗剪力学特性 被引量：20
2
作者 陶志刚 任树林 +1 位作者 何满潮 夏敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期683-694,共12页
资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行。基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NP... 资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行。基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NPR(Negative Poisson’s Ratio)材料,这种材料可以被用于加工成锚杆、钢筋、锚索、钢带等多种类型的工程应用材料。重点针对微观NPR锚杆钢的锚固剪切力学特性进行实验研究,介绍了PR(Poisson’s Ratio)材料、宏观NPR结构和微观NPR材料的基本概念及研发历史;开展微观NPR锚杆钢和普通PR锚杆钢的静力拉伸及锚固剪切实验;对比分析微观NPR锚杆钢的破坏形态、拉伸力学性能以及锚固抗剪力学特性。实验结果表明,在静力拉伸条件下,相较于普通锚杆钢,微观NPR钢拉伸曲线无屈服平台,具有恒阻大变形的准理想弹塑性特征,大大提高了锚杆材料的强度和变形性能,且其拉伸过程中均匀变形,破断后基本无颈缩;在锚固剪切实验条件下,加锚节理岩体在剪切荷载作用下具有显著的延性破坏特征,有效改善了无锚固节理岩体脆性破坏现象,微观NPR锚杆钢所能提供的抗剪强度远高于普通锚杆钢,并且其承受横向剪切变形能力是普通锚杆钢的2.5倍以上。实验证明微观NPR锚杆钢能够很好的平衡金属材料高强度和高延性的矛盾,极大提升了锚杆钢抗拉、抗剪能力,从材料本质上实现了锚杆的大变形超强吸能特性。 展开更多
关键词 深部地下空间 微观NPR钢 能量吸收特性 锚固抗剪实验特性 静力拉伸特性
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深部软岩工程的研究进展与挑战 被引量：272
3
作者 何满潮 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1409-1417,共9页
随着开采深度的增加,地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂,深部工程灾害日益严重,深部软岩工程灾害尤其严重,给深部软岩工程问题研究提出了严峻的挑战。以深部的科学定义为基础,从深部软岩吸水软化机理、深部含结... 随着开采深度的增加,地应力增大、涌水量加大、地温升高等深部地质环境愈加复杂,深部工程灾害日益严重,深部软岩工程灾害尤其严重,给深部软岩工程问题研究提出了严峻的挑战。以深部的科学定义为基础,从深部软岩吸水软化机理、深部含结构面软岩非对称大变形机理、深部软岩岩爆机理、高温高湿环境引起深部岩体软化大变形机理等方面论述了深部软岩工程变形破坏机理、试验方法和装备方面的研究进展,总结了深部软岩大变形设计方法和控制技术,以及以恒阻大变形锚杆为主体的深部软岩大变形控制新材料的研究进展,并提出了深部软岩工程未来面临的主要挑战。 展开更多
关键词 深部 软岩工程 研究进展 挑战
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深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究 被引量：6
4
作者 于滨 高攀 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期32-38,共7页
针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对... 针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对策。将该技术在鸟山煤矿11031综放工作面回风巷道进行现场试验,现场监测结果表明:该巷道从掘进开始到回采结束,顶板下沉量表现出切缝侧大于巷中大于实体煤帮的规律,最大下沉量分别为155,128,81 mm,顶板离层量稳定时约119 mm,数值模拟结果表明切缝后顶板最大下沉量为175mm,有效控制了深部软岩巷道围岩变形,各项监测指标良好,验证了针对该综放面深部留巷设计的正确性。 展开更多
关键词 深部煤层 支护设计 切顶卸压自成巷 沿空留巷
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基于恒阻装置尺寸设计的NPR锚索力学性能优化研究
5
作者 朱淳 徐佳俊 +4 位作者 何满潮 谭毅 陈佳敏 李海波 陈兵兵 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1113-1124,共12页
NPR锚索(恒阻大变形锚索)已广泛应用于采矿、水利、交通等工程领域,为适应深部工程复杂的地质条件,需适当调整NPR锚索的尺寸,以提高NPR锚索的力学性能,为此,本文开展了恒阻装置几何尺寸的设计参数对NPR锚索静/动力学性能的影响规律研究... NPR锚索(恒阻大变形锚索)已广泛应用于采矿、水利、交通等工程领域,为适应深部工程复杂的地质条件,需适当调整NPR锚索的尺寸,以提高NPR锚索的力学性能,为此,本文开展了恒阻装置几何尺寸的设计参数对NPR锚索静/动力学性能的影响规律研究。首先,使用ABAQUS有限元软件建立NPR锚索的静/动力仿真数值模型,并基于室内力学试验结果对其精准性进行验证。其次,采用正交试验法制定恒阻装置尺寸参数数值模拟方案,对不同尺寸参数下NPR锚索的静力拉伸和动力冲击参数进行模拟试验。最后,通过极差分析确定恒阻装置各尺寸参数对于NPR锚索力学性能的影响程度。研究结果表明,NPR锚索恒阻装置各尺寸在静力拉伸试验中对恒阻力值及其波动程度的影响程度排序与在动力冲击试验中对冲击阻力和能量吸收率的影响程度排序一致,影响程度排序由大到小依次为恒阻体后端直径、恒阻套筒厚度、恒阻体长度、恒阻体平台厚度。试验结果可为NPR锚索恒阻装置的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 NPR锚索 静/动力学性能 ABAQUS 正交试验 参数优化
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基于中红外光谱技术的岩石分类研究
6
作者 沈沐傲 陈露 +3 位作者 张鸣原 常龙飞 李德建 李英骏 《分析测试学报》 北大核心 2025年第7期1273-1281,共9页
该文对白砂岩、大理岩、泥岩和盐岩进行光谱采集,利用支持向量机法、BP神经网络法、分类回归决策树3种方法进行岩石分类,并通过准确率、召回率和Kappa系数量化比较模型的优劣性,以期获得最佳岩石分类光谱模型。结果表明,决策树模型分类... 该文对白砂岩、大理岩、泥岩和盐岩进行光谱采集,利用支持向量机法、BP神经网络法、分类回归决策树3种方法进行岩石分类,并通过准确率、召回率和Kappa系数量化比较模型的优劣性,以期获得最佳岩石分类光谱模型。结果表明,决策树模型分类精度最低仅为93.1%;而利用稀疏滤波结合BP神经网络的岩石分类模型效果最佳,分类准确率高达97.1%,Kappa系数为0.958。该研究可通过光谱测量方法快速识别岩石种类,从而为实际工程中不同岩石的灾害预防提供了重要的理论依据和实践应用价值。 展开更多
关键词 岩石分类 中红外光谱 机器学习 支持向量机 BP神经网络
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深部硐室群开挖次序优化方法研究 被引量：1
7
作者 臧金诚 李东浩 +2 位作者 张鲁 孙凌锋 黄玉兵 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期10-18,共9页
目的为了减少深部硐室群开挖时引起的相互扰动,方法以巨厚冲积层在建矿井——万福煤矿为工程背景,建立围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主,巷道间开挖互扰度最小为次”的总体优选原则,... 目的为了减少深部硐室群开挖时引起的相互扰动,方法以巨厚冲积层在建矿井——万福煤矿为工程背景,建立围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主,巷道间开挖互扰度最小为次”的总体优选原则,提出深部硐室群开挖次序评判优选方法,开展深部硐室单独开挖和硐室群不同开挖次序的数值试验研究。结果结果表明:胶带机机头硐室围岩表征变形量高达416.2 mm,主井联络巷围岩表征变形量仅有58.6 mm。开挖互扰度总量最低为286.38,最高为456.20;利用该评判优选方法确定硐室群整体围岩表征变形量和开挖扰动程度最小的方案,为最优开挖方案;该方案加权总分为11,各硐室表征变形增量之和为178 mm,开挖互扰度比最大的开挖方案降低了30.26%,该评判优选方法的科学有效性得到了验证。结论发现了硐室的变形具有非均匀性的特点,明确了硐室断面尺寸越大,围岩卸荷越明显,应力释放程度越大的影响规律,通过评判优选方法确定了万福煤矿深部硐室群的最优开挖方案。 展开更多
关键词 深部硐室群 开挖次序优化 表征变形量 开挖互扰度
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砂岩破坏特征及裂纹扩展规律的应变率效应
8
作者 刘东义 赵振华 +3 位作者 王海焦 李念春 齐树明 王海龙 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期8013-8024,共12页
为揭示应变率对岩石宏观破坏特征及微观裂纹扩展规律的影响,以砂岩为研究对象,开展了不同加载速率条件下的单轴压缩试验与声发射信息实时监测,分析了加载速率对砂岩试样强度和变形特性、破坏模式、破碎特征等宏观力学响应及微观断口形... 为揭示应变率对岩石宏观破坏特征及微观裂纹扩展规律的影响,以砂岩为研究对象,开展了不同加载速率条件下的单轴压缩试验与声发射信息实时监测,分析了加载速率对砂岩试样强度和变形特性、破坏模式、破碎特征等宏观力学响应及微观断口形貌的影响,并基于声发射b值随加载过程的演化,探讨了不同加载速率条件下的砂岩试样内部裂纹扩展规律。研究结果表明:在1×10^(-5)~1×10^(-2)s^(-1)的加载速率范围内,砂岩试样的单轴抗压强度、弹性模量与加载速率呈正相关关系,加载速率每增大10倍,单轴抗压强度与弹性模量分别增大2.66 MPa和0.087 GPa,而峰值应变减小0.213‰;随加载速率增大,破坏特征呈现从单一倾斜的贯穿断裂面,逐渐向多断裂面交叉分布形式转变的趋势,且碎块平均尺寸减小,表明砂岩试样的破坏程度增大;低加载速率下的微观断口形貌以沿晶裂纹为主,而随加载速率增大,穿晶裂纹与沿晶裂纹交替出现,且裂纹相交位置破碎特征明显,出现晶粒的大面积剥离;随加载速率增大,声发射b值从增大变减小的转折点所对应的应力与峰值应力的比值降低,表明加载速率越大,试样内部越易出现裂纹的扩展,并贯通形成较为明显的大裂纹,导致试样呈现出更为严重的破坏特征和复杂的裂纹扩展规律。研究结果对认识复杂应力条件下工程围岩的破坏特征,以及基于声发射监测信息预测围岩内部结构的损伤劣化规律具有重要指导意义。 展开更多
关键词 加载速率 沉积砂岩 破坏特征 裂纹扩展 声发射
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高温花岗岩水冷却后物理力学特性及微观破裂特征 被引量：37
9
作者 贾蓬 杨其要 +2 位作者 刘冬桥 王述红 赵永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1568-1578,共11页
为研究热储层建造时高温岩体水冷却后的物理力学特性及其微细观破裂特征,对常温、200、400、600、800℃5个组别的花岗岩样进行水冷却冲击后的岩样开展单轴压缩试验,结合超声波无损检测、XRD衍射和偏光显微镜观察等手段,对其宏、微观破... 为研究热储层建造时高温岩体水冷却后的物理力学特性及其微细观破裂特征,对常温、200、400、600、800℃5个组别的花岗岩样进行水冷却冲击后的岩样开展单轴压缩试验,结合超声波无损检测、XRD衍射和偏光显微镜观察等手段,对其宏、微观破裂特征进行分析。结果表明,随温度升高,高温花岗岩水冷却后的单轴抗压强度峰值不断降低,峰值应变不断增大,岩样破坏由突发性破坏向渐进性破坏转变;岩样的质量损失率、体积增长率和密度降低率均随温度升高而增加,波速随温度升高而降低,在400~600℃之间水冷却岩样体积膨胀率随温度升高显著增加,600~800℃岩样的波速衰减率幅度减小;温度梯度越大,热冲击导致的穿晶裂纹越多,大量沿晶裂纹和穿晶裂纹导致岩样单轴压缩破坏由张剪复合破坏转变为剪切破坏为主,破坏时伴有大量粉末状碎屑的主要原因。 展开更多
关键词 高温花岗岩 水冷却 X射线衍射 损伤劣化 超声波
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恒阻吸能锚杆力学特性与工程应用 被引量：35
10
作者 王琦 何满潮 +3 位作者 许硕 辛忠欣 江贝 魏华勇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1490-1500,共11页
地下工程面临大量高应力、极软岩等复杂条件,导致围岩应力集中、能量积聚,易发生围岩大变形。高强度、高预紧力、高延伸率以及高吸能特性的锚杆支护是大变形围岩的有效支护方式。传统锚杆支护存在强度低、延伸率不足等问题,支护体系易... 地下工程面临大量高应力、极软岩等复杂条件,导致围岩应力集中、能量积聚,易发生围岩大变形。高强度、高预紧力、高延伸率以及高吸能特性的锚杆支护是大变形围岩的有效支护方式。传统锚杆支护存在强度低、延伸率不足等问题,支护体系易发生破断。基于此,自主研发了具有高强、高延伸率特性、可施加高预紧力的恒阻吸能锚杆,开展了新型锚杆、普通锚杆与恒阻大变形锚杆的静力拉伸与动力冲击对比试验。结果表明,在静力学性能方面,新型锚杆的屈服强度和破断强度分别为普通锚杆的2.06和1.62倍以上,具有高强、恒阻的力学特性。新型锚杆的最大力延伸率和断后延伸率分别是普通锚杆的1.52和1.26倍以上,单位长度吸收的能量是普通锚杆的3.05倍,具有高延伸率、高吸能特性。在动力学性能方面,新型锚杆的单次冲击平均位移量相比普通锚杆降低了47.0%,延伸率是普通锚杆的1.53倍,单位长度吸收的能量是普通锚杆的2.77倍,表明新型恒阻吸能锚杆具有良好的抗冲击能力和整体变形能力。恒阻吸能锚杆具有高强、高延伸率、高吸能特性,提出了恒阻吸能锚杆支护思路,并将新型锚杆在大断面隧道和深部高应力矿井现场进行了应用,现场监测结果表明,采用恒阻吸能锚杆的支护方式能够有效控制围岩变形。 展开更多
关键词 锚杆支护 恒阻吸能 静力拉伸 动力冲击 力学特性
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地下工程约束混凝土支护理论与技术研究进展 被引量：32
11
作者 王琦 许硕 +4 位作者 江贝 李术才 肖宇驰 辛忠欣 刘博宏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2760-2776,共17页
随着我国地下工程的迅速发展,建设规模不断扩大,工程建设过程中面临大量高应力、极软岩、强采动和断层破碎带等复杂条件,导致围岩变形严重、控制困难,联合支护是复杂条件围岩有效控制的必然选择。工程实践表明,拱架作为联合支护的最后... 随着我国地下工程的迅速发展,建设规模不断扩大,工程建设过程中面临大量高应力、极软岩、强采动和断层破碎带等复杂条件,导致围岩变形严重、控制困难,联合支护是复杂条件围岩有效控制的必然选择。工程实践表明,拱架作为联合支护的最后一道防线,其承载能力不足导致冒顶、塌方等事故频发。约束混凝土支护具有承载能力高、塑性韧性好、经济性能优等特点,近年来在矿山工程与隧道工程等领域得到了广泛应用。众多学者在室内试验、理论研究、设计方法、现场施工等方面进行了系统研究。在室内试验方面,进行了约束混凝土基本构件与拱架的力学性能试验研究,为约束混凝土拱架承载力计算理论与设计方法提供了依据。在理论研究方面,建立了拱架内力计算模型,形成了约束混凝土支护强度计算理论。在设计方法方面,进行了约束混凝土拱架整体选型设计、核心混凝土设计、灌注口与排气口设计、节点设计以及拱架间距与纵向连接设计研究。在现场施工方面,形成了矿山巷道复合施工与交通隧道机械施工两大类工法,研发了成套关键技术与装备。对上述研究内容进行了总结,同时对下一步约束混凝土体系设计、施工与验收规范制定以及在交通、水利、市政等不同工程领域的推广应用方面进行了展望。 展开更多
关键词 地下工程 约束混凝土 支护 设计方法 施工工艺 现场应用
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基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究 被引量：20
12
作者 何满潮 王炀 +2 位作者 刘冬桥 任晓龙 张晓云 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2732-2740,共9页
基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用... 基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。 展开更多
关键词 二维数字图像相关技术 全场位移测量 块系花岗岩 超低摩擦效应 动力扰动
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3种岩石动态拉伸力学性能试验与对比分析 被引量：29
13
作者 杨仁树 李炜煜 +2 位作者 李永亮 方士正 朱晔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3107-3118,共12页
为研究不同岩性岩石动态拉伸力学性能的差异,选用岩石工程中较为常见且波阻抗差别较大的3种岩石:红砂岩、灰砂岩和花岗岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统分别对3种岩石巴西圆盘试件进行不同冲击速度下的动态劈裂拉伸试验,同时结... 为研究不同岩性岩石动态拉伸力学性能的差异,选用岩石工程中较为常见且波阻抗差别较大的3种岩石:红砂岩、灰砂岩和花岗岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统分别对3种岩石巴西圆盘试件进行不同冲击速度下的动态劈裂拉伸试验,同时结合超高速数字图像相关(DIC)试验系统对试样表面应变场变化过程及其动态拉伸破坏过程进行了观测。对比研究分析了3种岩石的拉伸应变场和剪切应变场的动态演化规律,不同冲击速度和不同加载率下3种岩石的动态拉伸强度、拉伸敏感系数和破坏形态的变化规律,以及波阻抗对岩石动态拉伸力学性能的影响。研究结果表明:①3种岩石破坏形态的差异主要体现在圆盘试件两端的楔形局部剪切破碎区,且局部剪切破碎区面积受冲击速度的影响。②3种岩石动态拉伸强度随冲击速度和加载率的增大均表现出良好的线性增大的关系,且相同冲击速度下,花岗岩加载率和动态拉伸强度>灰砂岩>红砂岩。③红砂岩拉伸强度对加载率最敏感,花岗岩次之,灰砂岩敏感性最弱,且随冲击速度和加载率的增大,3种岩石拉伸敏感系数均呈线性增大关系。④相同应力波作用下,岩石的应力波传播过程、加载历史以及动态拉伸力学性能受岩石波阻抗影响,且几者之间存在递进影响的关系。 展开更多
关键词 动态拉伸 SHPB DIC 波阻抗 加载率 应力波
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结构面位置对于深部高应力采动硬岩巷道破坏的影响 被引量：16
14
作者 冯帆 赵兴东 +3 位作者 陈绍杰 李夕兵 李地元 黄万朋 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2588-2600,共13页
采用有限元/离散元耦合数值模拟技术分析不同结构面位置条件下深部采动硬岩巷道的裂纹扩展行为、能量演化规律与应力位移分布特征,揭示张拉板裂型破坏与结构面剪切型破坏之间的互动机制。研究结果表明:开挖卸荷产生的板裂化破坏与结构... 采用有限元/离散元耦合数值模拟技术分析不同结构面位置条件下深部采动硬岩巷道的裂纹扩展行为、能量演化规律与应力位移分布特征,揭示张拉板裂型破坏与结构面剪切型破坏之间的互动机制。研究结果表明:开挖卸荷产生的板裂化破坏与结构面活化引起的剪切滑移破坏是诱发岩爆的重要原因;结构面与开挖边界的相对距离对巷道围岩稳定性具有显著影响,其临界相对距离(当二者之间的相对距离大于等于某一临界值时,结构面对巷道围岩破坏不产生作用)随结构面长度的增加呈现单调递增趋势;在临界相对距离内,即使结构面之间不发生层间错动和滑移,结构面的存在也会潜在地影响巷道围岩稳定性,这表明以板裂化岩爆为主的破坏模式可以是开挖卸荷效应和结构面效应的综合响应。当最大主应力与结构面位于同一侧时,卸载后模型内动能未出现明显波动和起伏,此时巷道的破坏仅与开挖卸荷效应有关。 展开更多
关键词 深部硬岩 有限元/离散元 破坏模式 结构面位置 开挖卸荷 能量演化 岩爆
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深部直墙拱形隧洞围岩板裂破坏的模拟试验研究 被引量：28
15
作者 宫凤强 罗勇 刘冬桥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1091-1100,共10页
为了解深部直墙拱形隧洞板裂破坏的发生过程和机制,采用TRW-3000真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样(100 mm×100 mm×100 mm)进行了真三轴试验,模拟了深度500 m初始地应力环境下直墙拱形隧洞板裂破坏过程,并利... 为了解深部直墙拱形隧洞板裂破坏的发生过程和机制,采用TRW-3000真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样(100 mm×100 mm×100 mm)进行了真三轴试验,模拟了深度500 m初始地应力环境下直墙拱形隧洞板裂破坏过程,并利用岩样内部破坏视频监控系统对试验过程进行实时记录和监测。试验完成后,对试验过程中孔洞侧壁破坏过程、破坏特征进行了分析,并与同等深度的圆形孔洞洞壁破坏进行了对比。结果表明:在竖直应力为最大主应力和水平径向应力为最小主应力的条件下,直墙拱形孔洞破坏主要发生在两侧拱脚和拱腰之间,靠近自由面的围岩破裂为近似平行于最大主应力的板状薄岩片,呈典型的张拉板裂破裂特征;随最大主应力的增加,板裂破坏逐渐向孔洞水平径向发展,板裂岩片呈现中间厚、两翼薄的弧形特征,最终形成对称的V型槽破坏区,并具有明显的时间效应。与圆形孔洞的动力破坏特征相比,直墙拱形孔洞主要偏于静力破坏,且初始破坏所需应力水平高,孔洞侧壁在高应力环境中破坏更严重。 展开更多
关键词 深部硬岩 直墙拱形隧洞 板裂 岩爆 真三轴试验 张拉破坏
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微观负泊松比锚杆静力学特性及其工程应用研究 被引量：27
16
作者 陶志刚 郭爱鹏 +5 位作者 何满潮 张瑨 夏敏 王鼎 李梦楠 朱珍 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期808-818,共11页
相比于传统的小变形锚杆支护材料,负泊松比锚杆/索材料具有大伸长量、高强高韧、高恒阻力、吸能等优异力学特性。在宏观负泊松比(NPR)锚杆/索研究和应用基础上,何满潮研发了新一代微观NPR钢材料和微观NPR锚杆。目前微观NPR钢材料的静力... 相比于传统的小变形锚杆支护材料,负泊松比锚杆/索材料具有大伸长量、高强高韧、高恒阻力、吸能等优异力学特性。在宏观负泊松比(NPR)锚杆/索研究和应用基础上,何满潮研发了新一代微观NPR钢材料和微观NPR锚杆。目前微观NPR钢材料的静力学特性研究较少,微观NPR锚杆在城市地下隧道工程的适用性有待于现场应用验证。通过室内静力拉伸试验对微观NPR钢的力学特性进行了研究,结果表明本批次微观NPR钢平均伸长率为34.68%;恒阻力值范围为203.9~240.7 kN;拉伸全过程表现为均匀拉伸变形;无屈服平台,破断时无明显颈缩现象。通过理论推导,建立了微观NPR锚杆在微静力拉伸条件下的弹塑性增量本构模型。以某路地铁站风道段为工程背景,介绍了微观NPR锚杆施工工艺,现场测试了极限拉拔力、伸长率及锚杆轴力等方面,结果表明,微观NPR锚杆具有高恒阻力及大伸长量等优势。在围岩大变形隧道开展了支护应用试验,验证了其具有良好的围岩大变形控制效果。 展开更多
关键词 微观NPR锚杆 静力学特性 本构模型 现场试验
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深部煤系沉积岩孔隙结构特征压汞试验研究 被引量：8
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作者 张娜 乔凤超 +1 位作者 张博 盛海龙 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第10期155-160,共6页
为了探究深部含煤地层沉积岩的物性特征,通过对25个采自国内2个深部煤矿的6类沉积岩样品进行压汞试验分析,比较了不同种类、不同沉积环境沉积岩样品的孔隙结构参数及孔隙分布特征差异。结果表明,不同种类沉积岩样品代表性孔隙结构参数... 为了探究深部含煤地层沉积岩的物性特征,通过对25个采自国内2个深部煤矿的6类沉积岩样品进行压汞试验分析,比较了不同种类、不同沉积环境沉积岩样品的孔隙结构参数及孔隙分布特征差异。结果表明,不同种类沉积岩样品代表性孔隙结构参数具有明显差异;各类岩石孔隙率随粒径范围的增大而增大;相同沉积环境条件下,不同种类沉积岩的孔径分布曲线有明显差异。总体看,泥岩孔容最小,孔径分布曲线较为平缓;砾岩孔容最大,孔径分布曲线坡度较大,与砂岩和泥岩相比,具有显著的S形分布特征。同时,不同种类岩石的优势孔隙存在明显差异。此外,不同沉积环境条件下,同一岩性深部煤系沉积岩样品的孔径分布曲线形状上有明显差异,孔隙分布特征差异较为显著。 展开更多
关键词 煤系沉积岩 孔隙结构 压汞法 孔径分布 孔隙率
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软岩蠕变的温度效应及实验分析 被引量：15
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作者 李剑光 王永岩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期81-85,共5页
以砂岩为例,扩展到软岩,认为软岩蠕变是"强化作用"和"弱化作用"动态变化的过程,蠕变的各阶段发生与否和"弱化""强化"强度对比有关。通过包含温度的砂岩单轴、三轴蠕变实验,并进行数据分析,得... 以砂岩为例,扩展到软岩,认为软岩蠕变是"强化作用"和"弱化作用"动态变化的过程,蠕变的各阶段发生与否和"弱化""强化"强度对比有关。通过包含温度的砂岩单轴、三轴蠕变实验,并进行数据分析,得到结论:软岩蠕变的发生,力是主导因素,热是辅助影响因素,进一步地,应力差是主导因素。温度升高,软岩蠕变总量、起始蠕变量、瞬时热应变、蠕变速率都增大。因此,在深部软岩工程的设计中,应考虑岩体蠕变的温度效应。 展开更多
关键词 软岩 蠕变 温度效应 弱化作用 强化作用
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亭南煤矿强膨胀性软岩巷道底臌变形力学机制 被引量：15
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作者 杨晓杰 庞杰文 娄浩朋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1761-1767,共7页
针对亭南煤矿西翼轨道大巷的底臌防治难题,运用软岩工程力学理论,分析了底板泥岩的黏土矿物成分和结构及其遇水膨胀强度软化的特性,提出了软岩巷道的底臌变形力学机制。研究结果表明:底板泥岩的黏土矿物含量高达50.9%,主要黏土矿物成分... 针对亭南煤矿西翼轨道大巷的底臌防治难题,运用软岩工程力学理论,分析了底板泥岩的黏土矿物成分和结构及其遇水膨胀强度软化的特性,提出了软岩巷道的底臌变形力学机制。研究结果表明:底板泥岩的黏土矿物含量高达50.9%,主要黏土矿物成分为高岭石和伊/蒙混层矿物,具有强膨胀性;泥岩遇水后的软化特性明显,在暴露20 h后,强度衰减系数为0.72,35 h时强度衰减系数为0.61,开挖后必须及时对底板泥岩进行封闭;底臌变形破坏主要受分子吸水膨胀、胶体膨胀、构造应力、工程偏应力、软弱夹层等多种因素影响,其变形力学机制为IABIIABDIIIBA型;根据该复合型变形力学机制,提出了铺设干石灰粉、开挖反底拱和安装底角锚杆的综合支护对策,经现场应用,效果良好。 展开更多
关键词 软岩巷道 底臌 膨胀性软岩 变形力学机制 亭南煤矿
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深部复合地层TBM隧道支护结构作用的透明岩体试验研究 被引量：5
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作者 任超 孙晓明 +1 位作者 李元海 杜建明 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期59-69,共11页
针对深部复合地层TBM隧道模型试验研究中出现的掘进和开挖、围岩的变形和破裂、支护结构作用机理等关键问题,基于透明岩体试验的新方法,研制出满足试验需求的“复合地层”,并自主研发了掘进机模拟装置和TBM管片制作装置.在此基础上,运... 针对深部复合地层TBM隧道模型试验研究中出现的掘进和开挖、围岩的变形和破裂、支护结构作用机理等关键问题,基于透明岩体试验的新方法,研制出满足试验需求的“复合地层”,并自主研发了掘进机模拟装置和TBM管片制作装置.在此基础上,运用数字照相量测技术,对比分析有、无支护下围岩内部的变形破裂情况,揭示了有、无支护下隧道围岩的变形破裂机制,并结合围岩变形破裂的特点,反推支护结构的作用.结果表明:1)在轴向加载、四周约束的前提下,深部复合地层TBM隧道围岩变形破裂机制为剪切滑移型(无支护)和扩容膨胀型+层状变形型(有支护).2)支护结构能遏制隧道周围变形的发展,大大减小围岩内部变形量,降低围岩的破碎程度,使围岩承载力提高2倍左右,并使围岩的应力状态由局部受拉剪变为整体竖向受压,减缓了应力集中程度,使得浅部围岩形成具有一定承载能力的承载区,并有效地抑制了底鼓,从而保护了隧道的稳定和安全.3)TBM隧道中两边墙拐角处会出现应力集中现象,在实际工程中可采用豆砾石回填灌浆、局部区域注浆加固等措施,以提高该薄弱环节的稳定性. 展开更多
关键词 透明岩体 数字照相量测 支护结构 变形破裂 时空效应 复合地层 TBM
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