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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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弱胶结巷道围岩全断面锚固支护时机-支护参数综合影响分析 被引量：1
2
作者 赵增辉 杜佳泽 +1 位作者 马庆 何睿喆 《中国矿业》 北大核心 2025年第3期134-144,共11页
针对我国西部某矿区绿色矿山建设过程中巷道出现的锚杆失效、顶板垮落等问题,基于应力释放理论和FLAC3D数值模拟软件建立了全断面锚固力学模型,与理论解进行对比验证了模型的可靠性。分析了巷道开挖后围岩应力释放过程中塑性区、应力场... 针对我国西部某矿区绿色矿山建设过程中巷道出现的锚杆失效、顶板垮落等问题,基于应力释放理论和FLAC3D数值模拟软件建立了全断面锚固力学模型,与理论解进行对比验证了模型的可靠性。分析了巷道开挖后围岩应力释放过程中塑性区、应力场和位移场的演化规律;探讨了锚杆支护时机对围岩位移控制和锚杆轴力的影响,指出锚杆最佳支护时间;基于锚杆最佳支护时间讨论了锚固密度、锚固长度和锚杆预紧力对围岩位移控制的影响。研究结果表明:巷道开挖后,围岩产生过大的塑性变形是导致巷道破坏的主要原因,对巷道进行锚杆支护时主要控制围岩塑性变形;支护时机对锚固-围岩系统有显著影响,过早支护会导致锚杆轴力过大,增加锚杆破断风险;过晚支护则会导致巷道发生较大变形,影响巷道稳定性。巷道最佳支护时间为围岩应力释放率达到0.80~0.85之间。支护参数优化:提高锚杆支护密度、增大锚杆预紧力对围岩控制效果显著,而增加锚杆长度对围岩位移的约束效果并不明显。因此,对巷道进行锚杆支护时应在确定合理的支护时间的情况下选择短锚杆、高密度和高预紧力的支护方案,确保巷道稳定性和安全性。 展开更多
关键词 绿色矿山 锚杆支护时间 应力释放 全断面锚固 巷道位移控制
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正弯矩循环加载下盾构管片接头损伤特性数值模拟研究
3
作者 赵旭 谢伟杰 +5 位作者 黄景琦 张泽彬 杜修力 赵密 曹胜涛 张凤琳 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第9期1080-1091,共12页
为了探究正弯矩循环荷载对管片接头力学性能的影响,以某地铁线单层衬砌管片接头为研究对象,建立三维精细化的盾构管片接头数值模型,在与已有单向正弯矩下管片接头力学破坏试验对比验证的基础上,开展单向正弯矩循环加载下管片接头全过程... 为了探究正弯矩循环荷载对管片接头力学性能的影响,以某地铁线单层衬砌管片接头为研究对象,建立三维精细化的盾构管片接头数值模型,在与已有单向正弯矩下管片接头力学破坏试验对比验证的基础上,开展单向正弯矩循环加载下管片接头全过程破坏数值模拟,研究管片接头破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化以及耗能能力等,并进一步探讨轴力和螺栓预紧力对管片接头循环力学性能的影响规律。研究结果表明:1)管片接头在单向正弯矩循环加载作用下的破坏过程可划分为5个阶段,即弹性阶段、塑性硬化阶段、承载力第1次下降阶段、平台阶段及第2次下降破坏阶段;2)循环加载显著降低了管片接头的承载能力,并存在明显的强度与刚度下降等损伤累积特征;3)轴力减弱了接头滞回曲线的捏拢效应,提高了峰值弯矩及延性性能,而螺栓预紧力对接头滞回曲线捏拢效应影响较小,并会降低接头峰值弯矩和提高接头延性性能。 展开更多
关键词 管片接头 正弯矩 循环加载 力学性能 数值模拟 损伤累积
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西部矿区弱胶结地层工程围岩稳定性控制研究进展 被引量：19
4
作者 纪洪广 孙利辉 +3 位作者 宋朝阳 张月征 王九红 孟志强 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期117-127,共11页
我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成,该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性,属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大,工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很... 我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成,该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性,属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大,工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很难有效保障工程的安全性,常出现巷道大变形失稳、工作面压架、突水、溃沙、冲击地压等灾害。通过大量的调研和室内试验,获得弱胶结岩石抗拉、抗压等力学指标远小于中东部矿区同类岩石力学指标,建立了多因素耦合作用下的弱胶结岩石的变异程度评估指标体系,初步获得了典型矿区弱胶结岩石的变异性程度。以红庆河煤矿弱胶结岩石为例,发现了弱胶结岩石在力、水等载荷作用下,具有“类相变”现象,分析了胶结度对类相变现象的影响,给出了弱胶结粗粒砂岩的“类相变”状态特征及其敏感性参数。分析了导致工作面支架压架、突水溃沙灾害发生的覆岩垮落带、断裂带动态发育规律以及巷道围岩大变形规律,推演了弱胶结地层大采高工作面不同开采阶段垮落带动态变化表达式,建立了支架-围岩相互作用模型,给出了工作面来压和非来压期间支架工作阻力;针对弱胶结地层的松散弱特性,提出了巷道围岩双壳加固技术,可为工作面安全开采和巷道围岩控制提供保障。 展开更多
关键词 弱胶结岩石 围岩控制 围岩稳定性 岩石力学 双壳支护
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深部花岗岩水力破坏机制与蓄能特性实验研究 被引量：3
5
作者 由爽 李飞 +2 位作者 孙金翠 纪洪广 王洪涛 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2839-2848,共10页
为研究不同应力条件下深部花岗岩的强度特征、变形特性与能量演化规律,开展水力耦合条件下三轴压缩试验。研究结果表明:高应力高水压作用下深部花岗岩表现为无明显压密阶段、起裂点低、屈服阶段长、扩容点高以及应力跌落速率快与幅度大... 为研究不同应力条件下深部花岗岩的强度特征、变形特性与能量演化规律,开展水力耦合条件下三轴压缩试验。研究结果表明:高应力高水压作用下深部花岗岩表现为无明显压密阶段、起裂点低、屈服阶段长、扩容点高以及应力跌落速率快与幅度大的力学特征,扩容应力、峰值应力与围压呈正相关,而残余应力则呈负相关,水压对深部花岗岩强度特性起到相反作用;随着围压增加,深部花岗岩的弹性模量和泊松比均增大,而变形参数与水压呈反比关系;在峰值应变以前,深部花岗岩耗散能占比随着轴向应变增加呈现先减后增趋势,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越小;岩石处于残余应力阶段,耗散能占比与轴向应变呈现线性关系,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越大;随着围压增加,深部花岗岩的极限储能量级增大,其岩爆倾向性增强;高水压促使峰前阶段深部花岗岩耗散能量密度增幅增加,而在峰后阶段耗散能量密度增速基本不发生变化;低水压或无水压作用下岩石峰前耗散能量密度增幅较小,而在峰值破坏时耗散能量密度增幅显著增加;水损伤指标呈现先增后减趋势,在峰前阶段水损伤指标与水压呈正比,而在峰后阶段水压影响很小。 展开更多
关键词 深部花岗岩 破坏机制 蓄能特性 水损伤 能量转化
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混凝土孔隙结构特征对超低温力学性能影响研究
6
作者 程立年 刘娟红 +2 位作者 周大卫 郭凌志 陈德平 《材料导报》 北大核心 2025年第13期137-143,共7页
高性能混凝土材料未来作为全混凝土LNG储罐、月面基地等特种工程建筑材料具有广阔的应用前景。本工作研究了混凝土的宏观力学性能、微观孔结构、低温孔隙水结冰行为的演变规律,利用分形维数分析了各类型孔结构,并建立了孔隙率、强度相... 高性能混凝土材料未来作为全混凝土LNG储罐、月面基地等特种工程建筑材料具有广阔的应用前景。本工作研究了混凝土的宏观力学性能、微观孔结构、低温孔隙水结冰行为的演变规律,利用分形维数分析了各类型孔结构,并建立了孔隙率、强度相对增幅及分形维数的关系。结果表明:随着温度的降低,水胶比越大,强度增幅越高;孔隙率随着水胶比的增加而降低,复合胶凝材料净浆孔结构主要以50 nm以下的小孔为主。分形维数与孔隙率呈线性相关,而水胶比越低,凝胶孔的分形维数越大;不同低温下分形维数与相对强度增长率相关性差异明显,其中-45℃的分形维数与强度增长率呈负相关,分形维数的降低说明该低温下凝胶孔内孔隙冰的均质性增加,在-165℃时凝胶内孔隙冰的填充作用更加明显,分形维数降低,导致强度下降。DSC测试结果显示,-45℃左右出现明显的结晶放热峰,放热量与水胶比呈正相关,而-105℃的吸热峰可能与孔隙冰结构晶型转变有关,这也是分形维数与强度增长率相关系数突变的原因。研究成果可为探究超低温降温过程中混凝土的力学性能演化规律提供一定的参考。 展开更多
关键词 超低温 混凝土 水胶比 低场核磁共振 孔结构 分形维数 低温结晶
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岩石物理力学参量的联合分布状态对岩石能量耗散的影响
7
作者 耿乾逞 王国元 +3 位作者 由爽 范文博 纪洪广 赵龙龙 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第7期1211-1219,共9页
为了探究岩石物理力学性质的空间随机性和自相关性与其力学性质及能量耗散的关联,选取弹性模量、泊松比、内摩擦角、黏聚力作为岩石的不确定性参数,借助Copula函数描绘了典型概率分布下多元参数的联合分布状态,并运用Python脚本构建对... 为了探究岩石物理力学性质的空间随机性和自相关性与其力学性质及能量耗散的关联,选取弹性模量、泊松比、内摩擦角、黏聚力作为岩石的不确定性参数,借助Copula函数描绘了典型概率分布下多元参数的联合分布状态,并运用Python脚本构建对应的数值模型,进而剖析岩石物理学参量的联合分布状态对其力学性质与能量耗散的影响。结果表明:弹性模量、泊松比和黏聚力的最优边缘分布为威布尔分布,而内摩擦角呈正态分布。联合分布状态改变了岩石各阶段的能量分配与释放方式及破坏模式,使岩石展现出显著的塑性特征,峰值强度降低,承载能力弱化,其破坏模式由弹-脆性转变为弹-塑性;非线性破坏阶段出现分化,此状态下考虑联合分布状态的岩石耗散能增长快,且峰后破坏阶段弹性能低、耗散能高,能量释放平稳。 展开更多
关键词 物理力学参量 联合分布 二次开发 能量耗散 破坏模式
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基于元启发式算法优化XGBoost的隧道围岩节理剪切强度预测模型研究
8
作者 张金戈 杜岩 +4 位作者 蒋宇静 陈红宾 张孙豪 刘敬楠 尚栋琦 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1286-1297,共12页
为准确预测节理岩体的剪切强度,进而实现隧道施工中围岩稳定性的智能评估,提出一种基于元启发式算法优化的XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)模型。首先,在分析节理岩体剪切机制的基础上,选取节理粗糙度系数(JRC)、岩石单轴抗压强度(U... 为准确预测节理岩体的剪切强度,进而实现隧道施工中围岩稳定性的智能评估,提出一种基于元启发式算法优化的XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)模型。首先,在分析节理岩体剪切机制的基础上,选取节理粗糙度系数(JRC)、岩石单轴抗压强度(UCS)、岩石弹性模量(YM)、法向应力(NS)和剪切面长度(SSL)作为输入参数,峰值剪切强度(PSS)作为输出参数,相关性分析显示法向应力是峰值剪切强度的主控因子。然后,采用平衡优化器(EO)、灰狼优化算法(GWO)和黏菌算法(SMA)对XGBoost的超参数进行优化,确定初始种群数量的最优设置。最后,将3种优化模型的预测性能与随机搜索优化的XGBoost模型、随机森林(RF)模型和支持向量回归(SVR)模型进行对比分析。结果表明, 3种基于元启发式算法优化的模型整体性能均优于随机搜索优化模型,且SMA优化的XGBoost模型表现最优(RMSE=0.393 21,R^(2)=0.996 24,MAE=0.256 89,VAF=0.996 25),验证了元启发式算法在提升模型性能方面的有效性。此外,SHAP分析也确认法向应力在模型预测中的主导作用。本研究为隧道工程中围岩稳定性的智能动态评估提供了一种高效可靠的机器学习方法。 展开更多
关键词 隧道工程 节理剪切强度 XGBoost模型 元启发式算法 机器学习
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非贯通断续节理岩石剪切力学特性及破坏机理研究
9
作者 黄正均 武旭 +2 位作者 郭国龙 马驰 张栋 《中国测试》 北大核心 2025年第2期19-29,38,共12页
岩体中的节理大多是非连续、非贯通且复杂多变的,对岩石的剪切力学特性和工程稳定性有重要影响。通过断续节理岩石的室内剪切试验和DIC数字图像技术监测岩样的全场应变,揭示了其剪切力学特性。结果表明:1)随着剪切位移增加,岩样的剪切... 岩体中的节理大多是非连续、非贯通且复杂多变的,对岩石的剪切力学特性和工程稳定性有重要影响。通过断续节理岩石的室内剪切试验和DIC数字图像技术监测岩样的全场应变,揭示了其剪切力学特性。结果表明:1)随着剪切位移增加,岩样的剪切荷载逐步上升至破坏点,随后急剧下降并因节理摩擦作用波动,最终趋于稳定。节理倾角增大时,最大剪切位移先增大后减小,以45°为分界。法向位移在荷载峰值附近显著增加,主要由于新裂纹扩展及节理摩擦引起的剪胀效应。2)当节理倾角小于45°时,裂纹从预置节理端部萌生并直接贯通,形成贯通裂隙;大于45°时,裂纹沿加载方向扩展,并伴随显著的垂直裂隙扩展,表现出多级承载现象。3)节理倾角较大时,相邻节理的岩桥较长,有效分散裂纹尖端的应力,提高临界应力,延缓裂纹扩展速度。 展开更多
关键词 岩石力学 剪切破坏 断续节理 节理倾角
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采用不同新型功能柱的地下车站结构抗震性能对比研究 被引量：1
10
作者 杜修力 潘颖超 +1 位作者 赵密 黄景琦 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2023年第3期91-101,共11页
基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震... 基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震性能。当前对新型功能柱在地震作用下的力学行为已开展了大量研究,但对不同柱体形式对车站结构整体抗震性能提升效果并未开展系统评价,且缺乏直接对比研究。首先,针对某单层双跨地铁车站结构建立整体三维非线性数值分析模型,开展不同地震波及不同地震强度下传统方柱、分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等4种中柱形式下的地震响应计算,从车站层间变形、整体损伤及关键构件内力响应等方面对新型功能柱的减震效果进行对比评价。研究结果表明:在降低车站结构混凝土损伤方面,截断柱效果最佳,叠层夹芯柱次之,分体柱最弱;3种新型功能柱在提高结构中柱延性方面,叠层夹芯柱效果最佳,截断柱次之,分体柱最弱;在降低结构中柱内力响应方面,叠层夹芯柱最佳,分体柱次之,截断柱最弱。相关研究结果可为含内柱框架式地铁车站结构减震设计提供理论指导。 展开更多
关键词 地铁车站结构 新型功能柱 抗震性能 地震响应 数值分析
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动、静裂纹作用偏置效应的动焦散冲击实验 被引量：7
11
作者 赵勇 肖成龙 +2 位作者 杨立云 丁晨曦 郑昌达 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期82-93,共12页
为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃(PMMA)作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5 mm的预制裂纹... 为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃(PMMA)作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5 mm的预制裂纹和长度10 mm的静止裂纹,预制裂纹位于试件的底部边缘中心,静止裂纹的中心位于试件水平轴线。将静止裂纹偏置距离作为单一变量,采用数字激光动态焦散实验系统对含不同缺陷的PMMA进行三点弯曲实验,并结合几何分形理论研究不同偏置距离下运动裂纹的分形规律。实验结果表明:存在预制裂纹与静止裂纹的临界偏置距离(6 mm),该条件下裂纹轨迹对应的分形维数值最大,裂纹轨迹的规则程度最低,裂纹破坏形态最复杂。当预制裂纹与静止裂纹的偏置距离在0~6 mm时,裂纹Ⅰ起裂后垂直向上扩展一段距离,与静止裂纹交汇,并停滞一段时间后发生二次起裂,直至贯穿试件,偏置距离和交汇点竖向坐标值呈近似线性函数关系。偏置距离的存在不会影响裂纹Ⅰ的起裂时间和应力强度因子,但会显著减小裂纹Ⅱ的动态应力强度因子,且停滞时长随偏置距离的增大而逐渐缩短。当偏置距离大于临界偏置距离时,运动裂纹不再与静止裂纹交汇而是呈拱状向试件上边缘扩展直至贯穿,裂纹的起偏时间、起偏位置也会出现明显的滞后现象。 展开更多
关键词 动态焦散线 偏置距离 动裂纹 扩展轨迹 应力强度因子 分形维数
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基于DIC技术的爆炸应力波过异质界面应变场演化规律实验研究 被引量：4
12
作者 杨仁树 赵勇 +4 位作者 赵杰 左进京 葛丰源 陈程 丁晨曦 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期50-65,共16页
采用氯仿粘结聚碳酸酯(polycarbonate,PC)板和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)板模拟含异质界面模型;在PC介质中布置柱状炮孔并与界面呈一定角度,根据炮孔端部与界面相对位置,分别于柱状炮孔两个端部设置起爆点,起爆点... 采用氯仿粘结聚碳酸酯(polycarbonate,PC)板和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)板模拟含异质界面模型;在PC介质中布置柱状炮孔并与界面呈一定角度,根据炮孔端部与界面相对位置,分别于柱状炮孔两个端部设置起爆点,起爆点远离界面端部时定义为孔口起爆,靠近界面端部时定义为孔底起爆;借助数字图像相关实验系统,研究爆炸应力波通过异质界面后PMMA介质应变场演化过程及炮孔底部区域拉、压应变变化规律。实验结果表明,异质界面改变了爆炸应力波过界面后的传播形态。孔口起爆时,异质界面受爆破荷载作用后易形成应力集中区,界面处产生开裂,横向拉伸波作用是造成异质界面开裂的主要原因。起爆方式对过界面后介质PMMA的横/纵向拉、压应变场作用贡献不同,主要体现在应变场强度、拉/压应变场位置分布2个方面。在炮孔底部区域,起爆方式对应变场时程特性的影响主要体现在作用时效长短和应变强度2个方面。孔口起爆时,横/纵向应变体现出短时效、高强度的变化特征。就应变强度而言,起爆方式对横向压应变的影响显著强于其对纵向拉应变的影响。对空间分布特性影响主要体现在衰减程度,起爆方式对纵向应变衰减程度影响较大。无论采用何种起爆方式,爆炸应变场在PC介质中衰减速度较快,进入PMMA介质后衰减速度显著降低。 展开更多
关键词 数字图像相关法 爆炸应力波 异质界面 起爆方式 模型实验
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基于水压致裂法的三山岛深竖井工程区地应力测量与反演分析 被引量：9
13
作者 朱明德 王照亚 +6 位作者 张月征 李文光 侯奎奎 纪洪广 尹延天 付桢 郝英杰 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期430-441,共12页
山东省三山岛西岭矿区拟建2000 m深副井,属于超深井建设工程。揭示建井工程区地应力场特征是开展竖井设计、建设施工的必要先决条件之一,研究中采用水压致裂法开展了深部竖井地应力现场测量工作,测量深度达到1899.00 m,通过数值仿真模... 山东省三山岛西岭矿区拟建2000 m深副井,属于超深井建设工程。揭示建井工程区地应力场特征是开展竖井设计、建设施工的必要先决条件之一,研究中采用水压致裂法开展了深部竖井地应力现场测量工作,测量深度达到1899.00 m,通过数值仿真模拟方法反演了竖井工程区2017.56 m深的地应力场。结果表明:在水压致裂测试的钻孔357.76~1899.00 m深度范围内,最大水平主应力(SH)为23.16~70.86 MPa,最小水平主应力(Sh)为15.24~47.06 MPa;主应力随深度近于线性增加,地应力测量孔实测最大水平主应力方向分别为NW55.5°、NW60.4°、NW58.4°,为近北西方向;竖井工程区应力场主要以水平应力为主导,1200.00 m以下铅直主应力(Sv)为中间应力,SH与Sv之比平均值为1.53;通过FLAC 3D软件的反演分析获得了建井工程区内地应力场随深度、地层变化的分布规律,测试点的反演结果与实测值基本一致。近2000 m超深地层地应力状态及其分布规律,为竖井工程的井筒井壁设计和工程风险评估提供了基础科学依据。 展开更多
关键词 深竖井 深部地层 水压致裂法 地应力测量 地应力反演
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大型危岩体崩塌灾害早期监测预警技术研究综述 被引量：12
14
作者 杜岩 张洪达 +3 位作者 谢谟文 蒋宇静 李双全 刘敬楠 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期10-23,共14页
作为中国常见的一种地质灾害,大型危岩崩塌成因复杂、分布范围广、隐蔽性和突发性强、危害性大,其早期预警一直难以实现。通过总结岩体崩塌灾害失稳机理与预警模型可知,开展岩桥结构面损伤识别及静力学-动力学-环境量参量(SDEI)的综合... 作为中国常见的一种地质灾害,大型危岩崩塌成因复杂、分布范围广、隐蔽性和突发性强、危害性大,其早期预警一直难以实现。通过总结岩体崩塌灾害失稳机理与预警模型可知,开展岩桥结构面损伤识别及静力学-动力学-环境量参量(SDEI)的综合性监测技术研究是实现大型危岩体崩塌灾害早期监测预警的关键所在,而基于分离破坏前兆识别的早期预警机制研究是提高崩塌灾害预警时效性的有效手段之一。随着微机电系统与云边融合技术的发展,在未来有望形成一套稳定性动态评价、失稳工况预测与失稳时间预测模型实时联动的多元预警新范式。与此同时,还需通过不断丰富大型危岩崩塌等脆性破坏灾害预警技术体系,实现危岩体预警等级、稳定性状态、失稳工况、失稳时间的实时分析,进而有效解决大型危岩体崩塌灾害科学精准防控与智慧化应急决策的双重难题。最后,针对目前崩塌灾害早期监测预警研究中存在的技术瓶颈问题,提出具体的发展策略与应对措施,以期为中国地质灾害高风险区更好地应对大型危岩体崩塌灾害提供一些参考。 展开更多
关键词 崩塌 早期预警 大型危岩体 脆性破坏灾害 监测指标体系
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山岭隧道衬砌-减震层体系动力响应研究 被引量：3
15
作者 赵旭 袁昀 +2 位作者 黎若寒 黄景琦 于兆源 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期343-352,共10页
为了探寻隧道设置减震层时影响减震层减震性能的关键因素,建立了设置减震层的隧道有限元数值模型,将数值模型与振动台试验进行对比,验证了数值模型的可靠性。改变减震层设计参数和围岩条件,通过对隧道结构的主应变、相对变形率以及围岩... 为了探寻隧道设置减震层时影响减震层减震性能的关键因素,建立了设置减震层的隧道有限元数值模型,将数值模型与振动台试验进行对比,验证了数值模型的可靠性。改变减震层设计参数和围岩条件,通过对隧道结构的主应变、相对变形率以及围岩的塑性区进行分析,研究不同参数条件下减震层的减震效果。结果表明:设置减震层后隧道加速度响应的传递函数在15~30 Hz频段范围内减小,说明减震层通过吸收地震波中的高频成分,减小地震波能量向隧道的传递,进而减小隧道的地震响应。参数分析结果表明:减震层弹性模量越小厚度越大,减震层的减震效果越加明显,但隧道结构的相对变形率也随之上升。相比于增加减震层厚度,降低减震层弹性模量对减震效果的提升更为显著。在坚硬围岩中的设置减震层相比于软弱围岩减震效果更显著。 展开更多
关键词 隧道工程 减震层 减震性能 数值计算 动力响应
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正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性数值模拟研究
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作者 赵密 张凤琳 +4 位作者 黄景琦 赵旭 曹胜涛 杜修力 谢伟杰 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1326-1338,共13页
为了研究循环加载作用下粘钢加固管片接头的动力响应特性与破坏模式,以某实际城市盾构隧道为背景,建立粘钢加固管片接头的精细化有限元分析模型,开展正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性模拟,研究其损伤演化特征、破坏模式、刚度... 为了研究循环加载作用下粘钢加固管片接头的动力响应特性与破坏模式,以某实际城市盾构隧道为背景,建立粘钢加固管片接头的精细化有限元分析模型,开展正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性模拟,研究其损伤演化特征、破坏模式、刚度退化、滞回耗能特性、延性变形能力等。研究结果表明:加载初期加固接头的钢板可有效分担螺栓承担的拉力,加固接头首先在钢板黏结处发生破坏。在钢板大面积剥离后,加固与未加固接头的破坏过程趋于一致;加载初期加固钢板可显著提高管片接头的刚度及接头弯矩。在钢板大面积剥离失效后,加固接头弯矩及刚度仍略高于未加固接头;正弯矩循环加载作用下管片接头存在损伤累积特征:同一级加载下随着循环次数的增加,接头表现出了一定程度的承载力退化特征;加载初期因结构胶的开裂失效,加固接头的耗能能力明显高于未加固接头。加载后期随着混凝土损伤程度的增加,加固与未加固接头的耗能能力均有所增加,但加固接头的耗能能力仍稍强于未加固管片接头。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 粘钢加固 循环加载 动力特性 数值仿真
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碳化硅增强相变充填体热力学性能研究
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作者 乔兰 尹雅 +1 位作者 李庆文 苗淼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3624-3634,3644,共12页
矿山蓄热储能功能性充填实现了深地矿床-地热协同共采,研发具有适宜相变参数和物化性能优良的功能充填材料迫在眉睫。针对相变材料微胶囊(microencapsulated phase change materials,Micro PCM)导致充填体抗压强度、导热系数下降的现状... 矿山蓄热储能功能性充填实现了深地矿床-地热协同共采,研发具有适宜相变参数和物化性能优良的功能充填材料迫在眉睫。针对相变材料微胶囊(microencapsulated phase change materials,Micro PCM)导致充填体抗压强度、导热系数下降的现状,开展预试验探究相变充填体的强度特征和热学性能,基于获取的较佳MicroPCM添加量,进一步探究不同碳化硅(SiC)添加量(质量百分率为0%、2%、4%、6%、8%)对相变充填体抗压强度、导热系数、比热容的影响,并测试了其密度、泌水率与流动度,同时结合扫描电子显微镜-能量分散谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)观测其微观形貌,开展能谱扫描分析解释宏观试验现象,探究其在高低温交变循环下的蓄热储能稳定性。得到了以下结论:MicroPCM添加量为5%时,相变充填体的比热容达到最大,为1.75 MJ/(m^(3)·K);充填体的密度在SiC添加量为2%时达到最大,为1.67 g/cm^(3);充填体的流动性和泌水性随SiC添加量的增加逐渐增强;充填体的抗压强度和导热系数随SiC添加量的增加不断增长,添加量达到4%时,其增幅分别为10.1%和21.7%,达到6.64 MPa和1.12 W/(m·K),随后增长趋势逐渐减缓;相变充填体的比热容随SiC添加量的增加呈现先增长后衰减趋势,但是波动幅度较小,在4%添加量时,比热容达到最大值,为2.32 MJ/(m^(3)·K),因此推荐SiC添加量为4%;500次高低温交变循环后,相变充填体的抗压强度得到增强,且SiC添加量越高增长幅度越大,而导热系数与比热容均有所降低,下降幅度逐渐减小。研究为实际工程中蓄热储能充填提供了数据参考。 展开更多
关键词 矿-热共采 相变充填体 蓄热储能 碳化硅 高低温交变循环
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融合石膏组分和微纳米结构“双基因”调控的铁尾矿粉无熟料固结体力学性能
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作者 刘娟红 安树好 +1 位作者 陈德平 张月月 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期159-168,共10页
为了探究超细铁尾矿粉颗粒表面非晶态SiO_(2)和Al_(2)O_(3)在石灰-石膏体系中的水化固化机理及调控因素,本工作考察了石膏掺量和铁尾矿粉中微纳米级颗粒含量之间的匹配对固结体强度的影响,利用XRD、TG-DSC、SEM和化学滴定法测试分析了... 为了探究超细铁尾矿粉颗粒表面非晶态SiO_(2)和Al_(2)O_(3)在石灰-石膏体系中的水化固化机理及调控因素,本工作考察了石膏掺量和铁尾矿粉中微纳米级颗粒含量之间的匹配对固结体强度的影响,利用XRD、TG-DSC、SEM和化学滴定法测试分析了固结体试样中水化产物的种类、形貌及含量的变化,研究了这些变化对固结体强度的影响及作用机理。结果表明,超细铁尾矿粉中小于1.096μm的微纳米颗粒含量显著影响着铁尾矿粉在碱溶液中Si和Al元素的溶出行为,固结体强度随着这些微纳米颗粒含量的增加而提高。固结体中的主要水化产物是铝掺杂的水化硅酸钙(C-(A)-S-H)和钙矾石(AFt)。石膏掺量与铁尾矿粉中微纳米颗粒含量的最佳匹配值对固结体的强度具有显著影响,并且微纳米颗粒含量越高,对应的石膏最佳掺量越大。石膏组分保证了AFt的生成和稳定,同时也加速了铁尾矿粉颗粒表面非晶态成分的水化。本工作探明了固结材料中最佳石膏掺量与微纳米铁尾矿粉颗粒含量的关联关系及其机理,证实了微纳米级颗粒是无熟料固结体结构中的基本活性单元,石膏的掺入对微纳米颗粒的水化起到调控作用,水化后的微纳米颗粒演变为固结体的基本结构单元,这种组分和结构的“双基因”调控机制影响着固结体的力学性能。 展开更多
关键词 超细铁尾矿粉 微纳米颗粒 石膏掺量 无熟料固结体 力学性能 调控机制
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非均质岩石劈裂条件下临界能量分布及其断裂特征
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作者 纪洪广 付桢 +2 位作者 张月征 张春瑞 陈东升 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期756-771,共16页
为探明非均质岩石受载拉伸破裂的宏观物理力学特征,设计并开展了岩石单轴劈裂试验,通过采集岩石变形特征、声发射参数和表面温度场特征,分析、揭示非均质岩石劈裂过程中变形协调性与临界能量分布、断裂特征以及局部应力阶段下的临界特... 为探明非均质岩石受载拉伸破裂的宏观物理力学特征,设计并开展了岩石单轴劈裂试验,通过采集岩石变形特征、声发射参数和表面温度场特征,分析、揭示非均质岩石劈裂过程中变形协调性与临界能量分布、断裂特征以及局部应力阶段下的临界特征。研究中通过定量计算获得了花岗岩的变形空间变异性特征,并针对不同变形协调性花岗岩在加载过程中的声发射bi值、临界能量分布以及RA(上升时间/幅值)-AF(平均频率)特征参数、破裂断面形貌进行了相关分析。试验结果表明:①可采用岩石90%峰值应力水平的变形空间变异系数评价区分岩石变形协调的差异性,其与试样抗拉强度近似呈负相关关系;②声发射bi值随加载过程呈现“波动—上升—跌落”变化趋势,不同变形协调性的试样在不同应力水平下的声发射事件占比规律不同,变形协调性越好,声发射事件增长规律越稳定;③不同变形协调性花岗岩劈裂破坏过程具有自组织临界特征,全过程和局部应力阶段下的花岗岩能量概率密度函数服从幂律分布,且随着变形协调性变差,加载后期局部应力阶段下的幂律分布曲线逐渐向全过程幂律曲线逼近;④不同变形协调性试样的RA-AF的变化规律相似,但变形协调性越差的试样在破裂时抗拉强度低、变形空间变异系数大,多发生小尺度张拉破裂,断面粗糙导致JRC大,所释放的能量也较小,更容易进入临界状态,而岩石变形协调性越好的试样的相应特征恰好相反。基于上述研究,可实时监测深部巷道围岩多点应变规律,将变形空间变异系数突增的点作为巷道张拉破裂的预警信息。 展开更多
关键词 花岗岩 变形空间变异性 声发射bi值 声发射能量分布 临界理论 粗糙度
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基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型 被引量：3
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作者 邓乃夫 乔兰 +2 位作者 刘建 张庆龙 李庆文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期677-689,共13页
为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求... 为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。 展开更多
关键词 损伤本构模型 裂隙演化 微分动力学方程 损伤力学 多目标优化
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