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基于锚杆预紧力的锚杆、锚固剂及围岩协同防控试验研究
1
作者 张晓君 杨小瑶 张震 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5552-5559,共8页
针对工程岩体锚杆锚固防控研究的不足,提出基于锚杆预紧力的协同防控分析方法,开展基于锚杆预紧力的锚杆、锚固剂及围岩协同防控试验,得到锚杆预紧力变化规律并识别锚杆锚固协同防控状态,提出协同度概念并探讨协同度确定方法。结果表明... 针对工程岩体锚杆锚固防控研究的不足,提出基于锚杆预紧力的协同防控分析方法,开展基于锚杆预紧力的锚杆、锚固剂及围岩协同防控试验,得到锚杆预紧力变化规律并识别锚杆锚固协同防控状态,提出协同度概念并探讨协同度确定方法。结果表明,提升锚固剂与锚固孔围岩、锚杆与锚固剂的协同度,有利于彼此间的协同演化,可有效提升防控效果;给出了锚杆锚固协同状态判定方法,可通过锚杆预紧力松弛过程曲线和松弛度来综合判定锚杆锚固协同状态;增大锚杆垫板与临空面围岩的接触面有利于彼此间的协同演化;根据预紧力施加及监测情况,得出了锚杆锚固防控总协同度的确定方法,给出了锚杆锚固各部分提高协同度的策略,设计时应特别注重锚杆锚固各部分的协同,确保各部分均能发挥最优性能和处于最佳状态。研究结果为工程岩体的预应力锚杆锚固机理、监测、预测预报及防控等具有很好的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 锚杆 锚杆预紧力 围岩 锚固剂 松弛 协同度
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硬岩层爆超声波平测法试验研究 被引量：7
2
作者 张晓君 刘国磊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期203-209,共7页
为了克服巷(隧)道岩爆破裂演化及监测研究的不足,结合全过程超声波平测法监测,开展了花岗岩试样单面约束情况下的双轴压缩试验,得出了硬岩超声波平测法均质度及波速的确定方法,分析和探讨了硬岩层爆机理及超声波平测波形规律。结果表明... 为了克服巷(隧)道岩爆破裂演化及监测研究的不足,结合全过程超声波平测法监测,开展了花岗岩试样单面约束情况下的双轴压缩试验,得出了硬岩超声波平测法均质度及波速的确定方法,分析和探讨了硬岩层爆机理及超声波平测波形规律。结果表明,爆裂体呈现明显层裂现象,岩爆核心位于临界爆裂前的临空面内部应力集中区;平测波形可以揭示硬岩层爆的孕育演化进程,在加载过程中超声波平测波速总体呈现阶段性下降趋势,后续波到达时间在加载前期和中期总体变动不大,到了后期明显增加,后续波波幅在加载过程中总体呈现下降趋势,爆裂前波幅有所增加;探讨了超声波平测法在硬岩层爆现场监测中的应用,可以根据平测法波形、波速的变化情况预测硬岩层爆和实现对围岩的无损监测,可进一步通过损伤变量揭示其损伤演化进程并实现预测。 展开更多
关键词 硬岩 层爆 超声波平测法 双轴压缩试验 波速
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卸压孔劈裂局部解危效应试验研究 被引量：3
3
作者 张晓君 李晓程 +1 位作者 刘国磊 李宝玉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期171-178,共8页
针对岩爆局部解危,提出在施工卸压孔基础上将卸压孔劈裂的局部解危方法,结合应变和声发射监测技术开展具有岩爆倾向性的卸压孔劈裂试样双轴压缩试验。结果表明,与单纯施工卸压孔相比,含0°、45°劈裂缝的围岩局部解危演化进程... 针对岩爆局部解危,提出在施工卸压孔基础上将卸压孔劈裂的局部解危方法,结合应变和声发射监测技术开展具有岩爆倾向性的卸压孔劈裂试样双轴压缩试验。结果表明,与单纯施工卸压孔相比,含0°、45°劈裂缝的围岩局部解危演化进程由卸压孔两帮控制转为由劈裂缝端部控制,扩大了局部解危区域,卸压孔和劈裂缝共同起局部解危作用;含90°劈裂缝的围岩局部解危进程仍由卸压孔两帮控制,含0°、45°劈裂缝的峰前应力与垂直应变关系曲线非线性特征增强,峰前能量耗散加大,更大程度地降低了围岩完整性,起到明显卸压效果;相比较而言,0°劈裂缝的局部解危效果最好,其峰前能量释放占比达到85.70%,45°次之,90°较差。研究结果对岩爆防控具有很好的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 岩爆 卸压孔 劈裂 双轴压缩试验 声发射
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基于位移的岩爆应力松弛试验研究 被引量：2
4
作者 张晓君 王宇晨 +1 位作者 刘国磊 李宝玉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第6期150-156,共7页
针对岩爆应力松弛机理,采用透明亚克力板材对试样进行侧向约束,开展了具有岩爆倾向性的辉长岩试样在侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛试验。结果表明:采用透明亚克力板材作为侧向约束材料是可行的,满足试验要求;通过监测应力松弛过程... 针对岩爆应力松弛机理,采用透明亚克力板材对试样进行侧向约束,开展了具有岩爆倾向性的辉长岩试样在侧面约束情况下的单轴压缩应力松弛试验。结果表明:采用透明亚克力板材作为侧向约束材料是可行的,满足试验要求;通过监测应力松弛过程中垂直临空面方向的位移可以反映围岩内部情况,其位移持续增加可作为岩爆的前兆信息进行岩爆预测预报;岩爆破裂位置主要集中在临空面附近,表现为以劈裂为主的劈—剪复合破坏;岩爆不仅可以发生在加载过程中,也可以发生在应力松弛过程中;围岩产生垂直临空面方向的位移将形成拉应力,如果拉应力超过临界,则极易失稳产生劈裂破坏,拉应力的增加伴随着剪应力的增加,剪应力达到一定值,在围岩内部将产生剪裂纹,最终与劈裂纹一起形成劈—剪复合破坏。研究结果对岩爆机理、监测与防控具有很好的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 岩爆 应力松弛 位移 临空面 劈裂
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含卸压孔硬岩应力松弛特性试验研究 被引量：12
5
作者 赵振华 张晓君 李晓程 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期2192-2199,共8页
针对非完整硬岩应力松弛特性研究的不足,开展了含卸压孔的具有岩爆倾向性的辉长岩试样峰前加载、松弛和再加载、再松弛模式的应力松弛试验,得出了其峰前应力松弛特性、松弛模型和超声波变化规律,揭示了应力松弛过程的卸压孔作用机制。... 针对非完整硬岩应力松弛特性研究的不足,开展了含卸压孔的具有岩爆倾向性的辉长岩试样峰前加载、松弛和再加载、再松弛模式的应力松弛试验,得出了其峰前应力松弛特性、松弛模型和超声波变化规律,揭示了应力松弛过程的卸压孔作用机制。结果表明:含卸压孔硬岩应力松弛过程经历了迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段;随峰前加载载荷增加,其应力松弛度总体上呈现增加,能量耗散量增加,用于硬岩损伤破裂演化的能量比例增加;通过波速、波幅和波形变化对比分析可以反映含卸压孔硬岩应力松弛过程的变形损伤破裂演化进程;Burgers模型能较好地反映含卸压孔硬岩的应力松弛特性。经与完整辉长岩试样应力松弛试验对比分析,表明同等情况下含卸压孔硬岩的应力松弛度更大,松弛过程能量耗散量更多,耗散速度也更快。该研究结果对硬岩、含卸压孔硬岩长期稳定性分析、预测及岩爆解危具有很好的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 硬岩 卸压孔 应力松弛 波速 能量耗散 岩爆
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直墙拱形巷(隧)道岩爆卸压孔解危效应试验研究 被引量：2
6
作者 王宇晨 张晓君 刘啸 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第8期27-33,共7页
针对岩爆卸压孔解危效应研究的不足,开展了未含卸压孔和含卸压孔的直墙拱形巷(隧)道花岗岩试样双轴压缩试验,分别建立了基于能量释放量的巷(隧)道围岩损伤变量表达式、基于岩石微元破坏概率的巷(隧)道围岩临空面发生劈裂破坏的损伤变量... 针对岩爆卸压孔解危效应研究的不足,开展了未含卸压孔和含卸压孔的直墙拱形巷(隧)道花岗岩试样双轴压缩试验,分别建立了基于能量释放量的巷(隧)道围岩损伤变量表达式、基于岩石微元破坏概率的巷(隧)道围岩临空面发生劈裂破坏的损伤变量表达式和临空面内部发生剪切破坏的损伤变量表达式,分析了岩爆卸压孔解危效应损伤演化。结果表明,与未施工卸压孔相比,施工卸压孔后其承载能力明显下降,同时整体破坏时的应力降低率也明显下降,同等情况下的变形也有所增加;直墙拱形巷(隧)道破裂演化均从卸压孔两侧开始,产生明显的翼裂纹并扩展至边界,卸压孔由圆形变成椭圆形;施工卸压孔的巷(隧)道两侧帮破坏不严重,破坏主要集中在卸压孔位置,巷(隧)道围岩破坏范围大为缩小,破坏程度大为降低,卸压孔起到了明显的岩爆解危效果;卸压孔控制着整个直墙拱形巷(隧)道围岩破裂演化的进程,对围岩破裂演化起到了关键性控制作用;含卸压孔的巷(隧)道围岩损伤演化与围岩临空面发生劈裂破坏的损伤演化进程基本一致,未施工卸压孔的巷(隧)道损伤演化与临空面内部发生剪切破坏的损伤演化进程基本一致,施加卸压孔使巷(隧)道围岩破裂演化向完全劈裂方向演化发展,可以通过劈裂和剪切损伤演化进程来预测岩爆的发生。 展开更多
关键词 直墙拱形巷(隧)道 岩爆 卸压孔 双轴压缩试验 损伤演化
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循环加卸载下直墙拱形巷(隧)道应力松弛特性试验研究 被引量：1
7
作者 刘啸 张晓君 +2 位作者 魏金祝 何俊玲 王靖涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期476-484,共9页
针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,开展了低、中、高载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程试验,得出了应力松弛规律,建立了应力松弛模型,探讨了应力松弛机制。结果表明:在低载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松... 针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,开展了低、中、高载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程试验,得出了应力松弛规律,建立了应力松弛模型,探讨了应力松弛机制。结果表明:在低载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道应力松弛过程均呈现出迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,应力松弛规律一致,但随着循环次数的增加,应力松弛时间放缓,应力衰减损失程度在降低;低载荷下的应力松弛过程是巷(隧)道围岩拉应力和压应力同时衰减的过程,内部没有损伤产生,整体未产生破裂;在中等载荷下的循环加卸载直墙拱形巷(隧)道围岩应力松弛过程同样呈现出迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,随着循环次数的增加总体上呈现应力松弛时间放缓的趋势,最终同样表现为巷(隧)道围岩拉应力和压应力同时衰减的过程;与低载荷下相比,中等载荷下的应力松弛过程变慢,内部有损伤产生,但后续循环未导致围岩破坏;在高载荷下的直墙拱形巷(隧)道围岩呈现拉应力持续增加和压应力持续减小的过程,巷(隧)道持续损伤破裂,侧帮产生层爆,最终形成V型爆坑,整体呈现两次明显爆裂破坏;采用分数阶微积分理论来描述循环加卸载情况下的应力松弛过程,建立了分数阶模型即应力松弛方程,拟合效果基本吻合;定义了应力松弛度,可以完全反映应力松弛全过程及松弛程度;工程上应采取措施阻止岩爆岩体松弛过程变形发展到临界状态。研究结果对岩爆机制、预测预警及硬岩长期稳定性分析等具有很好的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 直墙拱形巷(隧)道 循环加卸载 应力松弛 拉应力 岩爆
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基于Info-gap理论的巷(隧)道围岩岩爆稳健可靠性预测
8
作者 张晓君 魏金祝 +1 位作者 刘啸 王宇晨 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第2期43-48,共6页
鉴于岩爆倾向性围岩对其参数变化的强敏感性,考虑巷(隧)道围岩物理、力学、环境等参数的变化幅度,建立了基于Info-gap理论的Info-gap模型、稳健函数及评价模型,定义了具有明确含义的安全系数。采用抗力—荷载模型,基于岩爆烈度分级标准... 鉴于岩爆倾向性围岩对其参数变化的强敏感性,考虑巷(隧)道围岩物理、力学、环境等参数的变化幅度,建立了基于Info-gap理论的Info-gap模型、稳健函数及评价模型,定义了具有明确含义的安全系数。采用抗力—荷载模型,基于岩爆烈度分级标准,建立了岩爆预测的功能函数。通过工程实例验证了基于Info-gap理论的岩爆预测模型的可靠性,并探讨了各参数对岩爆预测结果的影响。结果表明:基于Info-gap理论的岩爆预测模型是合理和适用的;通过岩爆预测评价模型,可实现对强烈岩爆、中等岩爆、弱岩爆和无岩爆的连续评价预测;若评价结果为强烈岩爆,则中等岩爆和弱岩爆必发生,若评价结果为中等岩爆,则弱岩爆必发生;随支护力的增加,稳健可靠度指标增加,支护对岩爆烈度降低及岩爆发生与否有重要控制性作用;对于巷(隧)道围岩内部而言,所处位置不同,稳健可靠度指标不同,代表其岩爆烈度不同,通过稳健可靠性分析可得出不同岩爆烈度的岩爆深度;地应力值的变化对岩爆烈度及岩爆发生与否有重要影响。研究结果可为岩爆预测及控制提供依据。 展开更多
关键词 岩爆 Info-gap模型 功能函数 稳健可靠度指标 侧压系数
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