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地下工程锚固结构腐蚀耐久性研究进展 被引量：19
1
作者 潘继良 李鹏 +2 位作者 席迅 郭奇峰 蔡美峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-13,共13页
为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐... 为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐久性研究的必要性和紧迫性,简述了锚固结构应力腐蚀开裂机理及应力腐蚀评价方法,归纳总结了地下锚固结构腐蚀影响因素,论述了各影响因素的研究现状与作用机制,介绍了时效性分析和可靠性评估在锚固结构耐久性研究方面的应用.最后基于以上分析,对地下锚固结构腐蚀耐久性问题的发展趋势进行了多方面的展望,指出静态分析向动态分析转变、定性研究与定量研究相结合、单因素分析向多因素分析发展、宏观研究向微观研究深入、确定性分析向概率和随机性分析进化,是推动地下工程锚固结构腐蚀耐久性发展的重要研究方向. 展开更多
关键词 锚固结构 锚杆腐蚀 地下工程 耐久性 可靠性评估
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不同灰砂比岩充组合体疲劳损伤与破裂特性试验研究 被引量：1
2
作者 龙大愚 王宇 +2 位作者 李鹏 李长洪 蔡美峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2669-2681,共13页
为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描。结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模... 为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描。结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模式均有影响。灰砂比从1:4下降到1:12,体积膨胀增加,割线模量先增加后减小。(2)提出了基于不可逆轴向应变的累积损伤演化模型,该模型与试验数据拟合良好,灰砂比为1:4和1:8的岩充组合体累积损伤呈现2阶段增加模式,即最初稳定增加,随后急剧增加。灰砂比为1:10和1:12的岩充组合体呈现倒“S”形损伤累积模式,即初始、稳定和加速增加3个阶段。(3)随着灰砂比减小,岩充组合体的宏观破坏模式从拉伸−剪切混合破坏过渡为拉伸破坏。试验后的CT图像揭示了岩充组合体细观破裂演化模式,包括充填体中的剪切破坏、沿着岩石和充填体接触面的拉伸破裂以及岩石中的拉伸和剪切破裂。采用“柔性充填体”有利于防止岩石剥落、坍塌等灾害。研究成果可为矿山充填配比优化和深部矿产资源安全开采提供理论依据。 展开更多
关键词 岩充组合体 充填配比 疲劳扰动 损伤破裂 CT扫描
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基于3D打印的含复杂节理岩石直剪特性及破坏机制研究 被引量：35
3
作者 王培涛 黄正均 +2 位作者 任奋华 章亮 蔡美峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-56,共11页
岩体中节理的几何形态及力学特性是影响其剪切力学特性及破坏模式的重要因素之一。基于3D打印技术,建立了不同节理粗糙系数(JRC)的节理模型、几何形态节理模型和复杂裂隙网络物理模型,通过开展室内直接剪切试验分析了各组试件的剪切强... 岩体中节理的几何形态及力学特性是影响其剪切力学特性及破坏模式的重要因素之一。基于3D打印技术,建立了不同节理粗糙系数(JRC)的节理模型、几何形态节理模型和复杂裂隙网络物理模型,通过开展室内直接剪切试验分析了各组试件的剪切强度及破坏模式。结果表明节理模型的抗剪强度随JRC波动性较大,波动幅值越高,峰值剪切位移越低;平面形节理模型的峰值抗剪强度最低,矩形节理模型的峰值抗剪强度最高,正弦形和三角形节理试件的抗剪能力相近;离散裂隙网络模型和粗糙裂隙网络模型的峰值抗剪强度显著低于实心试件,考虑了节理粗糙性的裂隙网络模型抗剪强度高于直线型节理模型;实心试件破坏模式为典型脆性剪切破坏,裂隙网络模型的破坏模式相对复杂,沿着剪切方向主剪切裂面波动萌生,破断面由多个节理面的交叉点破坏与沿节理面的滑移构成。研究成果可以为3D打印技术的推广和复杂节理岩体剪切力学特性的室内试验研究提供参考。 展开更多
关键词 节理岩体 3D打印 直接剪切 破坏模式 室内试验
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基于离散元方法的粗糙性节理岩体直剪力学及尺寸效应特性 被引量：12
4
作者 王培涛 任奋华 蔡美峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期976-983,共8页
天然岩体中存在多组随机结构面,同时结构面几何上存在粗糙特性,基于这两种特性,建立了一种粗糙离散节理网络(Rough Discrete Fractures Network)RDFN模型,并基于颗粒流PFC2D开展了RDFN模型直剪条件下力学特性研究,与直线型DFN模型进行... 天然岩体中存在多组随机结构面,同时结构面几何上存在粗糙特性,基于这两种特性,建立了一种粗糙离散节理网络(Rough Discrete Fractures Network)RDFN模型,并基于颗粒流PFC2D开展了RDFN模型直剪条件下力学特性研究,与直线型DFN模型进行了对比。结果表明:节理几何粗糙特性对裂隙岩体的抗剪特性影响显著。相同加载条件下,考虑粗糙性后RDFN模型的抗剪强度、剪切模量均较DFN模型显著增高;DFN模型中微裂纹沿节理方向贯通,局部存在少量的基岩破坏,RDFN模型破坏模式相对复杂,沿剪切方向基岩单元破坏显著;随着样本尺寸的增大,节理模型的抗剪强度、剪切模量总体上均呈现降低趋势;尺寸效应分析结果表明抗剪指标均在尺寸达到4.0 m后趋于稳定。 展开更多
关键词 节理岩体 粗糙节理网络模型 直剪试验 尺寸效应 数值模拟
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渗流作用下深埋岩石巷道不同强度准则对比分析 被引量：10
5
作者 潘继良 郭奇峰 +1 位作者 任奋华 蔡美峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3369-3378,共10页
强度准则的选取是否得当,会直接影响到巷道围岩的稳定性评价与控制。为了研究强度准则效应对渗流环境下深埋圆形巷道围岩稳定性的影响规律,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论(UST)和Mogi-Coulomb(MO)... 强度准则的选取是否得当,会直接影响到巷道围岩的稳定性评价与控制。为了研究强度准则效应对渗流环境下深埋圆形巷道围岩稳定性的影响规律,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论(UST)和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行了归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后针对受孔隙水压力作用的深埋圆形巷道建立理想弹塑性模型,综合考虑渗流体积力、中间主应力效应、围岩的剪胀特性以及不同的塑性区弹性应变处理方式,基于弹塑性理论推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解,并通过具体算例对新解的多方面影响因素进行了对比分析。研究结果表明:本文所提出的新解不仅形式简洁,而且可以灵活匹配多种常用的岩石强度准则;不考虑中间主应力效应的MC准则和DP系列准则的计算结果相对保守;考虑中间主应力效应时,可优先选用外接圆DP准则和权系数为0.5的统一强度理论,谨慎选用权系数为1的统一强度理论;中间主应力对围岩强度具有区间效应,不考虑中间主应力效应的强度准则普遍偏于保守;岩土材料的剪胀特性不仅与围岩剪胀角有关,而且还与建立的塑性势函数有关;剪胀不会改变围岩的塑性区半径,但会影响塑性区的位移分布,若不考虑剪胀将会低估围岩的实际变形;不建议将塑性区的弹性应变视为常数,应当考虑塑性区应力重分布的影响,采用广义胡克定律进行分析。 展开更多
关键词 圆形巷道 强度准则效应 中间主应力 剪胀性 塑性区弹性应变
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饱水裂隙花岗岩周期冻胀力演化特性试验研究 被引量：31
6
作者 乔趁 王宇 +2 位作者 宋正阳 李长洪 侯志强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2141-2150,共10页
由于寒区含水裂隙岩体的水冰相变和体积膨胀产生的冻胀力会促使新裂隙的萌生和扩展,进一步导致裂隙岩体发生损伤劣化。为揭示周期冻融循环作用裂隙岩体的冻胀劣化机制,对预制不同宏观裂隙的饱水裂隙花岗岩进行不同冻结温度下反复冻胀力... 由于寒区含水裂隙岩体的水冰相变和体积膨胀产生的冻胀力会促使新裂隙的萌生和扩展,进一步导致裂隙岩体发生损伤劣化。为揭示周期冻融循环作用裂隙岩体的冻胀劣化机制,对预制不同宏观裂隙的饱水裂隙花岗岩进行不同冻结温度下反复冻胀力监测试验,分析了周期冻胀力演化特征及裂隙尺寸、冻结温度及冻融循环次数对饱水裂隙花岗岩冻胀力的影响规律。研究结果表明:饱水裂隙单次冻融循环冻胀力演化曲线形态基本类似,均大致可以分为5个阶段;随着冻融循环次数增加,峰值冻胀力呈指数函数形式减小,并且峰值后的跌落幅度越大;峰值冻胀力随着裂隙长度增大呈线性增长,且裂隙宽度越小,冻胀力在冻结和融化阶段出现时间越早;冻结温度越低,冻胀力出现时间越早,峰值冻胀力随温度降低呈线性增加,冻结温度对冻胀力的影响随着冻融循环次数增多而减弱,冻结温度越低,裂隙尺寸对峰值冻胀力影响越显著。该研究成果可对寒区裂隙岩体冻胀力理论计算及数值分析提供借鉴。 展开更多
关键词 冻胀力 冻融循环 裂隙岩体 演化规律
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考虑应变软化和扩容的圆形巷道围岩强度准则效应 被引量：26
7
作者 潘继良 高召宁 任奋华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3293-3301,共9页
为了研究强度准则效应对圆形巷道围岩稳定性的影响,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后... 为了研究强度准则效应对圆形巷道围岩稳定性的影响,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后将巷道围岩划分为破碎区、塑性软化区和弹性区,同时引入强度参数软化模量和扩容系数,考虑中间主应力效应、岩石峰后应变软化和扩容特性,推导了巷道围岩应力、位移和塑性区半径统一解,并对新解的各影响因素进行了对比分析。分析结果表明:本文所提出的新解不仅形式简洁,而且可以灵活匹配不同的岩石强度准则;不考虑中间主应力效应的强度准则相对偏于保守,考虑中间主应力效应时,MO准则和权系数<0. 5的统一强度理论计算得到的塑性区半径和位移处于中间水平,而外接圆DP准则和权系数>0. 5的统一强度理论对中间主应力效应考虑较多,选用时需谨慎;应变软化会使塑性区内围岩的性质得到进一步劣化,出现更大范围的破碎区,提高破碎区残余强度是一种有效的支护方法;巷道围岩的扩容特性不仅与剪胀角有关,而且还与塑性势函数有关,不考虑扩容将会低估围岩的真实变形。研究结果可为巷道围岩稳定性评价和支护设计提供重要理论参考依据。 展开更多
关键词 圆形巷道 强度准则效应 中间主应力 应变软化 扩容
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考虑渗流和剪胀的圆形巷道围岩广义SMP准则解 被引量：6
8
作者 潘继良 任奋华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期32-39,共8页
本文基于广义SMP准则,综合考虑中间主应力、孔隙水压力和围岩的剪胀特性,建立了巷道围岩的理想弹塑性模型。根据弹塑性理论,推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解。结合具体算例对SMP准则计算得到的围岩应力... 本文基于广义SMP准则,综合考虑中间主应力、孔隙水压力和围岩的剪胀特性,建立了巷道围岩的理想弹塑性模型。根据弹塑性理论,推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解。结合具体算例对SMP准则计算得到的围岩应力分布和塑性区半径与Mohr-Coulomb(M-C)准则进行了对比,并对孔隙水压力和围岩剪胀角等影响因素进行了分析。研究结果表明:SMP准则计算得到的塑性区半径小于M-C准则,说明M-C准则相较于SMP准则更为保守;孔隙水压力对巷道围岩的位移场具有很大的影响,表现为孔隙水压力越大,巷道洞壁附近围岩位移量越大,且围岩塑性区半径和弹塑性交界面处的峰值切向应力与孔隙水压力成正比;采用相关联流动法则会低估围岩的强度,不考虑剪胀则会低估围岩的实际变形。 展开更多
关键词 圆形巷道 渗流 剪胀性 中间主应力 弹塑性分析
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