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基于正态云模型的深埋地下工程岩爆烈度分级预测研究 被引量:81
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作者 王迎超 靖洪文 +2 位作者 张强 蔚立元 徐智敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1189-1194,共6页
岩爆是深埋地下工程开挖建设过程中常见的工程地质灾害,对其发生的可能性及其烈度分级预测一直是岩石地下工程的世界性难题。针对岩爆烈度评估过程中存在的模糊性和随机性问题,建立了基于德尔菲法和正态云的综合评判模型。在系统分析影... 岩爆是深埋地下工程开挖建设过程中常见的工程地质灾害,对其发生的可能性及其烈度分级预测一直是岩石地下工程的世界性难题。针对岩爆烈度评估过程中存在的模糊性和随机性问题,建立了基于德尔菲法和正态云的综合评判模型。在系统分析影响岩爆发生的相关因素的基础上,选取岩石单轴抗压强度与抗拉强度比σc/σt、切向应力与岩石单轴抗压强度比σθ/σc、岩石脆性指数Is和弹性变形能指数Wet构建评价指标体系,通过德尔菲科学方法确定其权重系数。基于云模型理论计算各评价因子隶属于岩爆级别的云数字特征,生成正态云滴,实现了岩爆烈度与评价指标值之间的不确定映射,保留了评估过程中的随机性。最后,利用国内外典型岩爆工程实例对所建模型进行检验,其判别结果与实际岩爆等级相符,且准确率高于功效系数法和集对分析理论,表明采用云模型对岩爆烈度进行预测是可行的、有效的。该模型具有较高的准确性和可靠性,能满足工程应用需要,在深埋地下工程岩爆预测中具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 岩爆 深埋地下工程 云模型 确定度 德尔菲法
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软岩巷道顶、帮、底全支全让O型控制力学模型及工程实践 被引量:33
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作者 高明仕 赵一超 +2 位作者 李明 曹志安 张健 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2307-2313,共7页
软弱岩体的阶段性、持续性流变,导致软岩巷道围岩深度破坏和支护失效。软岩巷道顶、帮、底三者在围岩系统稳定过程中所起的作用不同,软岩巷道围岩稳定性控制应做到整体性和协调性支护。在分析巷道顶、帮、底相互作用效应基础上,针对软... 软弱岩体的阶段性、持续性流变,导致软岩巷道围岩深度破坏和支护失效。软岩巷道顶、帮、底三者在围岩系统稳定过程中所起的作用不同,软岩巷道围岩稳定性控制应做到整体性和协调性支护。在分析巷道顶、帮、底相互作用效应基础上,针对软岩巷道强流变四周均表现出大变形的破坏特征,提出了全断面、全支全让O型封闭控制的支护原理。该原理强调,开挖初期就应对软岩巷道顶、帮、底全断面进行强力支护,同时全断面又适时让压,在高阻支护力作用下又能适当释放围岩应力,达到对软岩巷道的整体性和协调性控制。通过力学模型对软岩巷道围岩塑性区范围和表面位移与支护力的作用关系进行了分析计算,得出巷道围岩变形破坏与支护力呈负相关关系。工程实践表明,采用该支护原理有效控制了深部软岩巷道的大变形。研究成果对类似工程实践具有一定的参考借鉴价值。 展开更多
关键词 软岩巷道 底相互作用效应 全支全让 O型控制 工程实践
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源自工程实践的材料力学创新实验教学探索 被引量:10
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作者 张志镇 杨玉贵 +2 位作者 高亚楠 彭维红 刘春 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第10期188-192,共5页
针对材料力学教学与工程实践脱节的问题,从瓦斯抽采护孔管选型工程实践中,提炼出PVC、PE、PPR管材无孔和有孔试件的轴向拉伸、压缩和扭转实验,可获得各种试件的基本力学性质,并与材料力学课程内容有机结合,从构件的强度和刚度出发,提出... 针对材料力学教学与工程实践脱节的问题,从瓦斯抽采护孔管选型工程实践中,提炼出PVC、PE、PPR管材无孔和有孔试件的轴向拉伸、压缩和扭转实验,可获得各种试件的基本力学性质,并与材料力学课程内容有机结合,从构件的强度和刚度出发,提出具体的工程建议方案。这种"工程—实验—理论—工程"一体化的教学方案,使学生对材料力学知识产生更深入的整体性理解和掌握,培养了学生分析和解决工程问题的能力。 展开更多
关键词 工程实践 材料力学 实验教学 教学改革 瓦斯抽采
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深埋地下工程岩爆烈度分级预测的RS-功效系数模型 被引量:9
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作者 王迎超 靖洪文 +2 位作者 吉咸伟 牟泰安 张成林 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1992-1997,共6页
岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象,易造成重大经济损失和人员伤亡,对其进行有效预测预报一直是地下工程界迫切需要解决的难题。在系统分析影响岩爆发生的相关因素的基础上,选取切向应力与岩石单轴抗压强度比??/?c、岩石... 岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象,易造成重大经济损失和人员伤亡,对其进行有效预测预报一直是地下工程界迫切需要解决的难题。在系统分析影响岩爆发生的相关因素的基础上,选取切向应力与岩石单轴抗压强度比??/?c、岩石单轴抗压强度与抗拉强度比?c/?t、弹性变形能指数Wet和岩石脆性指数Is建立评价指标体系,并基于粗糙集理论,将各指标的权重问题转换为由现场实测数据来求解各指标属性重要性问题。然后,基于社会经济学中广泛应用的功效系数法,针对各指标对岩爆的影响特征,构建其功效函数,最终建立岩爆烈度分级预测的RS-功效系数模型,对岩爆发生可能性及其烈度进行预测预报。运用所建模型对国内外一些典型地下工程岩爆实例进行分析计算,并与集对分析模型、物元可拓模型评判结果对比分析。研究表明:RS-功效系数模型评价结果可靠、精度较高且现场可操作性强,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 地下工程 岩爆 粗糙集 功效系数 分级预测
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高应力水平下深部黏土力学特性微观分析 被引量:5
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作者 商翔宇 余海岁 +2 位作者 周国庆 王飞 陆勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期363-368,共6页
深部黏土在不同应力水平作用下会表现出不同的力学特性,已有试验结果表明高应力水平下正常固结饱和深部黏土的压缩指数和内摩擦角均小于中常压下相应值。为揭示深部黏土力学性质发生上述变化的内在机理,首先利用现有基于双电层理论推算... 深部黏土在不同应力水平作用下会表现出不同的力学特性,已有试验结果表明高应力水平下正常固结饱和深部黏土的压缩指数和内摩擦角均小于中常压下相应值。为揭示深部黏土力学性质发生上述变化的内在机理,首先利用现有基于双电层理论推算高压黏土压缩曲线的计算方法对试验结果进行验证计算,发现其低估了深部黏土在高压下的压缩性,分析表明原有的两黏土薄片中点无量纲势函数与黏土薄片无量纲距离参数的对数假设关系存在不合理之处,利用新提出的假设以及相应的计算方法获得的预测计算结果能够很好地与试验结果相吻合。然后利用弹性黏着摩擦理论对内摩擦角随应力水平变化进行了计算分析,结果表明在0.2 MPa作用下土的摩擦系数是1.6 MPa相应值的2倍,与实测结果基本一致。 展开更多
关键词 深部黏土 高应力水平 力学特性 微观分析
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深部原岩应力场有限元反演与工程应用研究 被引量:1
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作者 高峰 王连国 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2011年第6期229-234,共6页
【目的】构建基于实测数据的深部原岩应力场有限元多元回归反演分析模型,为实际工程设计和科学研究提供基础数据。【方法】针对有限测点原岩应力数据仅能反映局部应力场,远不能表达原岩应力场分布规律的缺陷,在分析霍州矿区地质条件的... 【目的】构建基于实测数据的深部原岩应力场有限元多元回归反演分析模型,为实际工程设计和科学研究提供基础数据。【方法】针对有限测点原岩应力数据仅能反映局部应力场,远不能表达原岩应力场分布规律的缺陷,在分析霍州矿区地质条件的基础上,应用大型通用软件ANSYS12.0建立了最大埋深达930 m的研究区域原岩应力场数值计算力学模型,并利用4个测点的实测数据进行了原岩应力场有限元多元回归反演分析。【结果】多元回归的复相关系数为0.904 0,接近于1.0。研究区域内煤岩体3个主应力几乎全为压应力,原岩应力分布均匀,但分层现象明显,且受断层影响较大;310水平上2#煤顶板最大主应力为15.0~17.0 MPa,由于地质构造差异,在距离边界250~450 m处存在一个应力相对增高的地带。【结论】建立了原岩应力有限元反演分析模型,其计算结果与实测结果的拟合程度较高,可为矿井建设和安全生产提供原岩应力基础资料,有较强的工程实用性。 展开更多
关键词 原岩应力 应力场分布 反演分析 有限元分析
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深部巷帮钻孔煤体损伤演化特征及钻孔围岩强度弱化机理 被引量:3
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作者 丁可 张华磊 +2 位作者 王连国 郭嘉兴 孟尧尧 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4798-4821,共24页
煤层钻孔卸压技术是防治冲击地压灾害的重要手段。利用自行研制的实时CT扫描真三轴加载试验系统,研究了不同孔径下的巷帮深部钻孔煤体(三向加载状态)和巷帮浅部钻孔煤体(双向加载状态)2种不同应力类型模型的力–应变规律、内部裂纹扩展... 煤层钻孔卸压技术是防治冲击地压灾害的重要手段。利用自行研制的实时CT扫描真三轴加载试验系统,研究了不同孔径下的巷帮深部钻孔煤体(三向加载状态)和巷帮浅部钻孔煤体(双向加载状态)2种不同应力类型模型的力–应变规律、内部裂纹扩展演化特征,建立了巷帮深、浅部钻孔煤体的峰前裂纹损伤关系,揭示了深部巷道卸压钻孔围岩强度弱化机理。结果表明:相比于未钻孔试样,不同应力类型的煤体试样受应力环境及钻孔孔径影响,随着钻孔的打设和孔径的增大,巷帮深部钻孔煤体试样在峰值应力后,应力跌落现象消失,有利于降低试样能量的突然释放,而巷帮浅部钻孔煤体试样则无法消除应力跌落现象;在内部裂纹扩展上,巷帮深部钻孔煤体试样裂纹发育较少,裂纹呈一定角度发育,而巷帮浅部钻孔煤体试样裂纹均近乎垂直发育,随着钻孔孔径的增加,巷帮深、浅部钻孔煤体试样裂纹数量都有一定程度的增加,但巷帮浅部钻孔煤体试样裂纹产生数量更多,钻孔煤粉封堵情况更明显,钻孔及孔径变化对巷帮浅部钻孔煤体试样影响程度更大。同孔径条件下巷帮浅部钻孔煤体更容易破坏且无法起到卸压减灾效果,进而基于巷帮深、浅部钻孔煤体的差异性,建立了不同孔径下巷帮深、浅部钻孔煤体裂纹损伤变量的函数表达式,揭示了深部巷道卸压钻孔围岩强度弱化机理,提出了深部巷道扩孔卸压理念及方法。 展开更多
关键词 真三轴实时CT 冲击地压 巷帮钻孔煤体 裂纹损伤 扩孔卸压
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力-热耦合作用下煤岩动力学特性和破碎机理研究 被引量:2
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作者 李鹏龙 罗宁 +2 位作者 索云琛 柴亚博 孙锐 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期8-17,60,共11页
为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本... 为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本构模型建立考虑温度效应的煤岩动态本构方程,基于有限差分-离散元数值模拟研究高温效应对煤岩裂纹发育规律及其动态强度的影响。研究表明:高温冲击作用下煤岩的动态应力应变曲线可划分为四个阶段:压密阶段、弹性阶段、裂纹增长阶段和软化失效阶段;随着温度的增加,煤岩的动态抗压强度和动态弹性模量劣化明显,失效应变呈现增加趋势,吸收能则呈现W型波动趋势;破碎粒径减小,分形维数则呈现明显的线性增加,抗压强度越低,破碎程度越高,破碎模式更为复杂;基于ZWT改进后的动态本构模型良好地表达高温冲击后的应力应变关系,但对压密阶段的表达不甚理想;模拟和试验结果显示煤岩在150℃高温后水成分和吸附气体活跃析出,煤基质受热膨胀破裂,出现明显细观裂纹,并逐渐发育为贯通裂纹,其中以剪切裂纹为主。煤岩在100℃下动态压缩的裂纹发育从受撞击面发育贯通,高温劣化煤岩强度。研究结论为“三高一扰动”深部复杂地况下煤炭资源安全高效开采提供基础理论支持。 展开更多
关键词 深部煤岩 力-热耦合 分离式霍普金森压杆 动态本构模型 有限差分-离散元
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深部地下巷道围岩结构监测信息化技术研究 被引量:4
9
作者 芦楠楠 陈永珩 +2 位作者 马占国 孙彦景 靖洪文 《工矿自动化》 北大核心 2019年第6期1-9,共9页
在地下矿山开采过程中,巷道围岩结构变化具有显著的非线性特征,易引发较大的煤岩动力灾害。现有深部地下巷道围岩监测技术基于单一物理量的数据采集,缺乏多物理量的联合监测与分析,无法准确判断围岩结构变形状态。针对上述问题,基于对... 在地下矿山开采过程中,巷道围岩结构变化具有显著的非线性特征,易引发较大的煤岩动力灾害。现有深部地下巷道围岩监测技术基于单一物理量的数据采集,缺乏多物理量的联合监测与分析,无法准确判断围岩结构变形状态。针对上述问题,基于对钻屑法、岩饼法、应力测量法、围岩变形监测法、电磁辐射法、声发射法、微震监测法、震动层析成像法等现有深部地下巷道围岩监测技术的分析,提出了采用深部地下巷道围岩结构监测信息化技术构建多源、多场的深部地下巷道围岩结构监测体系的设想,从数据感知、采集、传输、分析等方面阐述了深部地下巷道围岩结构监测信息化关键技术,并讨论了深部地下巷道围岩结构监测信息化面临的受限环境下传感节点供能、异构传感设备统一交互、时延敏感网络数据传输等挑战。 展开更多
关键词 深部地下 巷道围岩 围岩稳定性 围岩监测 结构监测 信息化 多源多场监测 数据感知
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土力学实验考核标准化研究 被引量:4
10
作者 商翔宇 王奇石 +1 位作者 周国庆 鲁巨明 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2017年第10期149-152,157,共5页
为了对土力学实验考核进行标准化研究,利用应变式直接剪切仪和三联固结仪,对标准砂、中砂进行大量的固结、直剪实验。通过对现有本科土力学实验流程以及实验数据进行统计分析,总结出一套标准化的实验流程和实验参考结果,方便对学生实验... 为了对土力学实验考核进行标准化研究,利用应变式直接剪切仪和三联固结仪,对标准砂、中砂进行大量的固结、直剪实验。通过对现有本科土力学实验流程以及实验数据进行统计分析,总结出一套标准化的实验流程和实验参考结果,方便对学生实验过程和实验结果进行考核。 展开更多
关键词 土力学 实验流程 标准化 离散性
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高温煤岩液氮冷却后巴西劈裂破坏及声发射演化特征
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作者 薛熠 张家辉 +5 位作者 刘嘉 时旭阳 蔡承政 张志镇 高峰 张云 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期177-188,共12页
采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损... 采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制,对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理,通过波速测试和巴西劈裂测试,研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明:高温煤样在液氮冷却作用后,力学性能出现了显著劣化,P波波速降低,超声频率分化严重,主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下,煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值;煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏,其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加,煤样断裂面上形成多个起伏区域,3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络,进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100℃时达到最大值,由初始20℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。 展开更多
关键词 液氮 煤岩 热应力 巴西劈裂 损伤
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冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性研究
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作者 石浩 张后全 +3 位作者 宋雷 李明 林钢 陆鹏举 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期274-286,共13页
研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、... 研究冲击方向影响下“天然”破裂砂岩强度特性保障地下工程结构的长效稳定具有重要意义。首先通过双轴压缩模拟试验获取“天然”分布的裂隙,并分析不同围压下裂隙的分布特征;然后,对“天然”分布裂隙进行提取,对其整体旋转0、90°、180°及270°并移植至SHPB(split hopkinson pressure bar)颗粒流数值模型;最后,通过模拟动力加载研究“天然”破裂砂岩的冲击强度与双轴压缩强度、裂隙分布信息、冲击方向等因素之间的对应关系。结果显示:1)当双轴压缩围压较低时,试件滑移面相对清晰;随着围压的增加,滑移面的识别难度加大。2)随着双轴压缩轴压水平及围压的增加,试件冲击强度及其对应的时间基本均呈减小趋势;冲击强度大于20 MPa的试件,其应力–时间曲线在峰前弹性阶段的切线斜率基本一致。3)当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向垂直时,裂隙数量对冲击强度的影响更显著;当冲击方向与双轴压缩最大主应力方向平行时,裂隙数量对冲击强度的影响相对较弱。4)为深入分析裂隙数量对试件冲击强度的影响,提出分布裂隙数量反值的概念;在不同冲击方向下,分布裂隙数量反值与冲击强度随试件双轴压缩强度的变化基本同步。5)冲击强度对冲击方向的依赖性与宏观破裂面具有重要关联;宏观破裂面的存在能够有效阻隔应力在试件中的传递,从而在不同冲击方向下改变冲击应力的传播路径及范围。 展开更多
关键词 冲击方向 “天然”分布裂隙 强度特性 颗粒流数值模拟 裂隙提取、旋转及移植
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循环荷载下粗糙节理剪切力学特性与剪切行程的关系研究
13
作者 叶思哲 张强 +3 位作者 李涛 代万里 时林坡 王红英 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1653-1661,共9页
为探究粗糙节理面受循环剪切作用下力学特性的演化规律,采用自主研制的岩石节理双向动态循环剪切试验系统进行了循环剪切试验,研究不同剪切行程下粗糙节理面的剪切应力、法向位移、剪胀角的演化规律。结果表明:(1)正向剪切后的负向剪切... 为探究粗糙节理面受循环剪切作用下力学特性的演化规律,采用自主研制的岩石节理双向动态循环剪切试验系统进行了循环剪切试验,研究不同剪切行程下粗糙节理面的剪切应力、法向位移、剪胀角的演化规律。结果表明:(1)正向剪切后的负向剪切峰值随着剪切距离的增大逐渐减小,首次剪切负向峰值强度从4.13 MPa降低至2.94 MPa;(2)随着剪切行程的增加,剪切刚度不断减小并趋于稳定,正向剪切刚度均值从473.69 MPa/m降至21.37 MPa/m,负向剪切刚度均值从413.82 MPa/m下降至8.95 MPa/m;(3)剪切行程较小时,法向位移随循环次数的增加趋于稳定;剪切行程较大时,随循环次数的增加,法向位移会不断减小,但剪应力、剪胀角等参数的变化已趋于稳定,表明一定范围内的磨损作用对节理面力学性质的影响是有限的;(4)剪胀角的变化趋势与节理面形貌相关,总体上随着循环次数的增加剪胀角不断减小,最后趋于稳定。 展开更多
关键词 岩石力学 剪切试验 节理面 循环剪切 剪胀角
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深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用 被引量:91
14
作者 孟庆彬 韩立军 +3 位作者 张帆舸 张建 聂军委 文圣勇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1424-1435,1444,共13页
巷道要经历开挖前稳定、开挖扰动、支护稳定或再破坏的演化过程,巷道稳定状态受原岩应力场-开挖扰动应力场-支护应力场相互作用的影响。采用FLAC^(3D)分析了不同预紧力与间排距条件下锚杆、锚索产生的围岩支护应力场的分布特征,定义了... 巷道要经历开挖前稳定、开挖扰动、支护稳定或再破坏的演化过程,巷道稳定状态受原岩应力场-开挖扰动应力场-支护应力场相互作用的影响。采用FLAC^(3D)分析了不同预紧力与间排距条件下锚杆、锚索产生的围岩支护应力场的分布特征,定义了围岩应力扩大系数k来表征围岩应力的扩散效果,揭示了锚杆、锚索预紧力耦合支护效应。针对朱集西矿深部巷道特征与地质条件,提出了锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注分步联合支护技术方案,开展了三维相似材料模型试验,验证了该支护技术方案的合理性与可行性,揭示了深部高应力软岩巷道围岩变形破坏与支护结构受力演化规律,并成功应用于工程实践,解决了深部高应力软岩巷道支护难题。监测结果表明,该联合支护方案有效地控制了深部高应力软岩巷道围岩大变形与底臌,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。 展开更多
关键词 高应力 软岩巷道 耦合支护效应 分步联合支护技术 相似材料模型试验
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深部软岩巷道围岩稳定控制技术研究及应用 被引量:157
15
作者 牛双建 靖洪文 +1 位作者 张忠宇 杨圣奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期914-919,共6页
在对某深部矿井典型极软岩巷道矿压显现规律及特点长期现场观测结果分析和室内岩石成分及力学参数测试的基础上,分析并揭示了该矿井典型巷道围岩变形失稳机理。结合现场松动圈测试结果,针对该深部矿井典型极软岩巷道提出了初期采用主动... 在对某深部矿井典型极软岩巷道矿压显现规律及特点长期现场观测结果分析和室内岩石成分及力学参数测试的基础上,分析并揭示了该矿井典型巷道围岩变形失稳机理。结合现场松动圈测试结果,针对该深部矿井典型极软岩巷道提出了初期采用主动柔性支护对破碎围岩力学性能"固"、中期预留变形量对高应力"卸"、后期采用全断面高强度和高刚度支护对其流变变形强"抗"的刚柔耦合动态加固技术。通过在该矿区集中胶带巷进行工业性试验,验证了该加固技术对深部极软岩巷道大变形具有很好的控制作用。 展开更多
关键词 深部开采 极软岩巷道 围岩控制 刚柔耦合动态加固技术 矿压显现
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深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用 被引量:75
16
作者 孟庆彬 韩立军 +3 位作者 张建 文圣勇 张帆舸 李浩 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3861-3872,共12页
针对深部高应力破碎软岩巷道围岩变形量大、变形剧烈、底臌严重、流变性强、支护难等特点,基于巷道围岩松动圈地质雷达探测、收敛变形监测等地质力学测试技术,揭示深部高应力破碎软岩巷道变形破坏特征;采用数值模拟技术手段,从围岩强度... 针对深部高应力破碎软岩巷道围岩变形量大、变形剧烈、底臌严重、流变性强、支护难等特点,基于巷道围岩松动圈地质雷达探测、收敛变形监测等地质力学测试技术,揭示深部高应力破碎软岩巷道变形破坏特征;采用数值模拟技术手段,从围岩强度特性、流变特性、巷道断面形状、软岩巷道群开挖相互影响、支护设计这5个方面分析深部高应力破碎软岩巷道变形破坏机理。针对安徽省淮南市朱集西矿深部开拓巷道特征与工程地质条件,提出"锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注"分步联合支护技术方案;基于大型三维模型试验系统,验证分步联合支护技术方案的可行性;采用FLAC 3D研究分析不同支护方案的支护效果,模拟验证分步联合支护方案的合理性。研究结果表明:分步联合支护技术方案有效地控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形与底臌,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。 展开更多
关键词 深部高应力 破碎软岩巷道 变形破坏机理 分步联合支护
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高温后花岗岩力学性质及微孔隙结构特征研究 被引量:57
17
作者 徐小丽 高峰 +1 位作者 沈晓明 金春花 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1752-1758,共7页
采用MTS815液压伺服试验系统及9310型微孔结构分析仪对花岗岩在温度作用下(常温~1300℃)的宏观力学性质及微孔隙结构特征进行了较为系统的研究。结果表明:①在800℃之前,岩样力学性质变化规律不明显;超过800℃,岩样强度迅速劣化;达到1... 采用MTS815液压伺服试验系统及9310型微孔结构分析仪对花岗岩在温度作用下(常温~1300℃)的宏观力学性质及微孔隙结构特征进行了较为系统的研究。结果表明:①在800℃之前,岩样力学性质变化规律不明显;超过800℃,岩样强度迅速劣化;达到1200℃,岩样基本失去了承载能力。②岩样孔隙率随温度升高而增大,孔隙率的阀值温度在800℃左右,与岩样在该温度点强度突然降低相一致。③岩样孔隙率较小,但连通性好,在阶段进汞曲线上显示为不同宽度微裂隙并存的特征,累计进汞曲线呈台阶状,温度超过800℃,超微孔逐渐向微孔隙转化,岩样连通性增强。④岩样孔隙分布分形维数随温度的升高反而降低。在高温作用下,岩样中的热损伤由初始非规则的裂隙结构逐渐向均匀化的孔穴结构转化,非均匀性弱化是导致岩样孔隙分布分形维数降低的根本原因。 展开更多
关键词 花岗岩 温度载荷 力学性质 孔隙率 分形维数
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水化学与冻融循环共同作用下砂岩细观损伤与力学性能劣化试验研究 被引量:35
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作者 俞缙 张欣 +3 位作者 蔡燕燕 刘士雨 涂兵雄 傅国锋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期455-464,共10页
为研究水化学与冻融循环共同作用下岩石的细观结构损伤及力学性能劣化特征,分别对经酸性、中性和碱性水化学溶液浸泡和冻融循环处理后的砂岩进行核磁共振测试和单轴压缩试验,分析砂岩孔隙度和力学参数的变化规律,结果显示:随水化学溶液... 为研究水化学与冻融循环共同作用下岩石的细观结构损伤及力学性能劣化特征,分别对经酸性、中性和碱性水化学溶液浸泡和冻融循环处理后的砂岩进行核磁共振测试和单轴压缩试验,分析砂岩孔隙度和力学参数的变化规律,结果显示:随水化学溶液浸泡时间的增加,砂岩强度和弹性模量均有所降低,且酸性溶液下的降幅最大。随水化学溶液冻融循环次数的增加,砂岩强度和弹性模量均有明显降低,且中性溶液冻融循环下的降幅最大;水化学溶液浸泡对砂岩小孔径孔隙度分量影响不大,而水化学溶液冻融循环对其影响显著,且不同溶液下小孔径孔隙度分量增幅较接近;水化学溶液浸泡与水化学溶液冻融循环对砂岩大孔径孔隙度分量的影响均较显著,单纯浸泡下酸性溶液增幅最大,冻融循环下中性溶液增幅最大;水化学溶液冻融循环条件下砂岩小孔径孔隙细观结构以受冻胀损伤为主,大孔径孔隙则受化学腐蚀和冻胀损伤的共同作用,在孔隙度上综合表现为冻胀与腐蚀的叠加效应,且在砂岩大孔径孔隙细观结构上,酸、碱腐蚀对其与冻胀作用的叠加效应有一定抑制作用;砂岩初始裂隙体变与核磁孔隙度变化率相关性良好。 展开更多
关键词 砂岩 水化学腐蚀 冻融循环 共同作用 细观损伤 力学性能劣化
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断续裂隙类岩石材料三轴压缩力学特性试验研究 被引量:45
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作者 黄彦华 杨圣奇 +2 位作者 鞠杨 周小平 高峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1212-1220,共9页
研究三向应力作用下裂隙对岩石力学特性的影响对于确保裂隙岩体工程稳定具有重要的实践意义。通过配制含两条不平行张开贯穿型裂隙类砂岩试样,采用MTS815.02岩石力学伺服试验机进行不同围压下常规三轴压缩试验。基于试验结果,详细分析... 研究三向应力作用下裂隙对岩石力学特性的影响对于确保裂隙岩体工程稳定具有重要的实践意义。通过配制含两条不平行张开贯穿型裂隙类砂岩试样,采用MTS815.02岩石力学伺服试验机进行不同围压下常规三轴压缩试验。基于试验结果,详细分析了完整及断续不平行双裂隙类岩石材料的应力–应变曲线、强度和变形参数以及破裂模式。研究结果表明:1断续裂隙岩样应力–应变曲线呈现多台阶式软化,部分曲线出现双峰值现象;2完整及断续裂隙岩样峰值强度、裂纹损伤阈值和峰值应变均随着围压的增大呈线性增大。完整岩样峰值强度对围压的敏感程度最高,而断续裂隙岩样中由倾角45°,30°和60°依次减小;3断续裂隙岩样宏观破裂模式受裂隙倾角和围压的共同作用。当围压较小时,破裂形态受裂隙倾角的影响较大;当围压增大到一定程度后,裂隙倾角的影响逐渐减弱,围压的作用开始显现,岩样最终呈剪切破坏模式。 展开更多
关键词 岩石力学 不平行双裂隙 强度特征 破裂模式 围压
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深部高应力软岩巷道注浆时机优化分析 被引量:24
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作者 孟庆彬 韩立军 +4 位作者 王琦 张建 范加冬 聂军委 文圣勇 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2767-2778,共12页
基于支护-围岩共同作用原理分析,揭示朱集西煤矿深部高应力软岩巷道围岩收敛变形与支护强度及围岩自承力的变化关系,获得巷道围岩位移与支护强度的关系曲线。采用FLAC3D内嵌的Fish语言编程,提取巷道围岩塑性区、拉伸破坏区及剪切破坏区... 基于支护-围岩共同作用原理分析,揭示朱集西煤矿深部高应力软岩巷道围岩收敛变形与支护强度及围岩自承力的变化关系,获得巷道围岩位移与支护强度的关系曲线。采用FLAC3D内嵌的Fish语言编程,提取巷道围岩塑性区、拉伸破坏区及剪切破坏区体积数,揭示不同岩性与埋深条件下巷道围岩变形和塑性区扩展随应力释放率的演化规律,再现巷道围岩从局部破坏直至整体失稳破坏的演化过程,提出以应力释放率阈值作为判定注浆时机的指标。研究结果表明:确定当围岩变形量为150 mm时,实现存储于围岩内变形能的充分释放及围岩自承力的最大利用。采用应力释放率阈值60%和围岩变形量150 mm作为判定注浆时机的指标是合理的,两者可相互验证。提出"锚网索喷+注浆+底板锚注"联合支护技术方案,解决了深部高应力软岩巷道支护难题,验证了所确定的注浆时机是合理、可行的。 展开更多
关键词 深部高应力 软岩巷道 注浆时机 应力释放率 围岩.支护特征曲线
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