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真三轴中间主应力循环加卸作用下砂岩损伤与声发射特征研究
被引量：
1
1
作者
范朝涛
李英明
+4 位作者
董春亮
赵光明
卢小雨
戚敏杰
王想君
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期862-872,共11页
为了研究地下工程开挖过程中循环扰动应力下砂岩损伤及声发射特征,利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统及声发射(AE)系统,对硬质砂岩开展分级循环中间主应力σ_(2)试验,研究循环中间主应力σ_(2)下砂岩的力学性质,探明其损伤规律和声发射特...
为了研究地下工程开挖过程中循环扰动应力下砂岩损伤及声发射特征,利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统及声发射(AE)系统,对硬质砂岩开展分级循环中间主应力σ_(2)试验,研究循环中间主应力σ_(2)下砂岩的力学性质,探明其损伤规律和声发射特征,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效应。结果表明:分级循环加卸载02对极限中间主应变ε_(2max)的影响较大,对极限最小主应变ε_(3max)的影响最小;随着σ_(3)的增加,分级循环σ_(2)引起ε_(2max)、加载模量和卸载模量均呈现先增大后减小的趋势;循环加载或卸载σ_(2)均可能导致砂岩发生不稳定破坏,且当最小主应力σ_(3)较小时,砂岩倾向于在σ_(2)卸载并逼近σ_(3)的过程中发生破坏,而当σ_(3)较大时,砂岩倾向于在σ_(2)加载并逼近最大主应力σ_(1)的过程中发生破坏,当破坏时对应的岩石八面体应力τ8的增长倍率β相近,均为1.1260倍左右;通过分析声发射信号特征参数RA-AF发现,随着σ_(3)的增加,砂岩试样经历张拉破坏为主→张剪破坏→剪切破坏为主的破裂演化过程;另外,砂岩的加载损伤变量随着分级循环σ_(2)幅值的增加先增大后平稳,而卸载损伤变量呈现显著的“减速→加速→再减速”的S型变化趋势。
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关键词
岩石力学
循环中间主应力
残余变形
弹性模量
损伤变量
RA-AF
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职称材料
全长锚固锚杆支护软岩巷道围岩承载结构力学响应解析
被引量：
7
2
作者
王想君
李英明
+3 位作者
赵光明
孟祥瑞
王艺
程详
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期24-34,共11页
为研究高应力软岩巷道围岩在全长锚杆锚固后围岩力学承载结构的稳定性,考虑软岩峰后强度软化时的扩容特性和全长锚固锚杆受力边界条件,建立了全长锚固锚杆力学模型,推导得到锚杆受力解析式。并通过将锚固力等效为体积力的形式建立了全...
为研究高应力软岩巷道围岩在全长锚杆锚固后围岩力学承载结构的稳定性,考虑软岩峰后强度软化时的扩容特性和全长锚固锚杆受力边界条件,建立了全长锚固锚杆力学模型,推导得到锚杆受力解析式。并通过将锚固力等效为体积力的形式建立了全长锚固围岩力学模型,将其由浅及深依次划分为锚固残余区、锚固塑性软化区、非锚固塑性软化区及弹性区,推导了各分区的应力表达式。结合工程算例分析了空间效应、扩容系数、锚杆长度和托盘反力等因素对围岩应力和锚杆受力的影响规律。结果表明:受空间效应影响,巷道变形破坏呈现渐进式发育,借此提出了“锚固调控区”的概念,即在全长锚固锚杆支护过程中,围岩的虚拟支护力和锚固力处于此消彼长的状态,从而抑制围岩应力向深部转移,有效减小了塑性区范围。锚杆安装时机越早,作用于杆体的围岩变形越大,且与围岩之间更易形成共同承载体;锚杆轴力与扩容系数呈正比关系,随着扩容系数增大,锚固力增长速率显著加快,保证了锚杆对围岩径向应力的恢复作用;锚杆长度越大,围岩/锚固剂界面粘结范围越广,使得沿杆体的轴力分布及其峰值明显增大,进而使围岩切向应力峰值区向洞壁方向偏移;全长锚固锚杆托盘反力对残余区和塑性区边界的影响较小,其作用主要体现在改善锚杆受力情况,充分发挥锚杆锚固作用及护表能力。
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关键词
高应力软岩巷道
全长锚固
围岩应力
锚杆轴力
围岩控制
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职称材料
题名
真三轴中间主应力循环加卸作用下砂岩损伤与声发射特征研究
被引量：
1
1
作者
范朝涛
李英明
董春亮
赵光明
卢小雨
戚敏杰
王想君
机构
安徽理工大学
深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
安徽理工大学
矿业
工程
学院
安徽理工大学
力学与光电物理学院
安徽理工大学采矿工程博士后流动站
出处
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024年第S2期862-872,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174102,52074006,51404011)。
文摘
为了研究地下工程开挖过程中循环扰动应力下砂岩损伤及声发射特征,利用真三轴扰动卸荷岩石测试系统及声发射(AE)系统,对硬质砂岩开展分级循环中间主应力σ_(2)试验,研究循环中间主应力σ_(2)下砂岩的力学性质,探明其损伤规律和声发射特征,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效应。结果表明:分级循环加卸载02对极限中间主应变ε_(2max)的影响较大,对极限最小主应变ε_(3max)的影响最小;随着σ_(3)的增加,分级循环σ_(2)引起ε_(2max)、加载模量和卸载模量均呈现先增大后减小的趋势;循环加载或卸载σ_(2)均可能导致砂岩发生不稳定破坏,且当最小主应力σ_(3)较小时,砂岩倾向于在σ_(2)卸载并逼近σ_(3)的过程中发生破坏,而当σ_(3)较大时,砂岩倾向于在σ_(2)加载并逼近最大主应力σ_(1)的过程中发生破坏,当破坏时对应的岩石八面体应力τ8的增长倍率β相近,均为1.1260倍左右;通过分析声发射信号特征参数RA-AF发现,随着σ_(3)的增加,砂岩试样经历张拉破坏为主→张剪破坏→剪切破坏为主的破裂演化过程;另外,砂岩的加载损伤变量随着分级循环σ_(2)幅值的增加先增大后平稳,而卸载损伤变量呈现显著的“减速→加速→再减速”的S型变化趋势。
关键词
岩石力学
循环中间主应力
残余变形
弹性模量
损伤变量
RA-AF
Keywords
rock mechanics
cyclic intermediate principal stress
residual deformation
elastic modulus
damage vari-able
RA-AF
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
全长锚固锚杆支护软岩巷道围岩承载结构力学响应解析
被引量：
7
2
作者
王想君
李英明
赵光明
孟祥瑞
王艺
程详
机构
安徽理工大学
深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
安徽理工大学
矿业
工程
学院
安徽理工大学采矿工程博士后流动站
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期24-34,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174102)
安徽省重点研究与开发计划资助项目(2022m07020007)
安徽省博士后科学基金资助项目(2021B513)。
文摘
为研究高应力软岩巷道围岩在全长锚杆锚固后围岩力学承载结构的稳定性,考虑软岩峰后强度软化时的扩容特性和全长锚固锚杆受力边界条件,建立了全长锚固锚杆力学模型,推导得到锚杆受力解析式。并通过将锚固力等效为体积力的形式建立了全长锚固围岩力学模型,将其由浅及深依次划分为锚固残余区、锚固塑性软化区、非锚固塑性软化区及弹性区,推导了各分区的应力表达式。结合工程算例分析了空间效应、扩容系数、锚杆长度和托盘反力等因素对围岩应力和锚杆受力的影响规律。结果表明:受空间效应影响,巷道变形破坏呈现渐进式发育,借此提出了“锚固调控区”的概念,即在全长锚固锚杆支护过程中,围岩的虚拟支护力和锚固力处于此消彼长的状态,从而抑制围岩应力向深部转移,有效减小了塑性区范围。锚杆安装时机越早,作用于杆体的围岩变形越大,且与围岩之间更易形成共同承载体;锚杆轴力与扩容系数呈正比关系,随着扩容系数增大,锚固力增长速率显著加快,保证了锚杆对围岩径向应力的恢复作用;锚杆长度越大,围岩/锚固剂界面粘结范围越广,使得沿杆体的轴力分布及其峰值明显增大,进而使围岩切向应力峰值区向洞壁方向偏移;全长锚固锚杆托盘反力对残余区和塑性区边界的影响较小,其作用主要体现在改善锚杆受力情况,充分发挥锚杆锚固作用及护表能力。
关键词
高应力软岩巷道
全长锚固
围岩应力
锚杆轴力
围岩控制
Keywords
high stress soft rock roadway
full-length anchorage
surrounding rock stress
anchor axial force
surrounding rock control
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
真三轴中间主应力循环加卸作用下砂岩损伤与声发射特征研究
范朝涛
李英明
董春亮
赵光明
卢小雨
戚敏杰
王想君
《煤炭学报》
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
全长锚固锚杆支护软岩巷道围岩承载结构力学响应解析
王想君
李英明
赵光明
孟祥瑞
王艺
程详
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
7
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职称材料
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