矿山压力对煤矿瓦斯涌出影响实验分析及其控制 被引量：17

1

作者 何满潮 任晓龙 +2 位作者 宫伟力 张晓虎 王春光 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期7-13,共7页

为了在室内再现工作面煤岩瓦斯涌出量随开采过程矿山压力变化的响应过程,利用自主研发的温度-压力耦合气体运移实验系统,进行了应力状态改变下的气体解吸-运移室内模拟实验。实验中在恒温条件下对煤样进行单轴压缩破坏和施加围压两个应... 为了在室内再现工作面煤岩瓦斯涌出量随开采过程矿山压力变化的响应过程,利用自主研发的温度-压力耦合气体运移实验系统,进行了应力状态改变下的气体解吸-运移室内模拟实验。实验中在恒温条件下对煤样进行单轴压缩破坏和施加围压两个应力变化过程,实验全过程实时监测逸出气体压力、流量,并抽样检测气体浓度和成分。实验结果表明逸出气体压力和流量随应力状态变化相应明显:气体在样品破坏和围压降低瞬间出现了负压现象;逸出气体流量与应力状态变化呈近似正相关规律且流量变化略滞后于应力状态改变。结合现场经验提出了以"短壁梁理论"为基础的110工法的矿山压力控制对策,以唐山沟8820工作面液压支架压力监测情况为例展示了其对周期来压的控制效果。 展开更多

关键词 矿山压力 瓦斯涌出 煤岩 气体逸出 110工法

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动载下含内部裂隙类岩体力学响应与能量耗散规律

2

作者 蒋力帅 杨一鸣 +3 位作者 赵阳 李皓哲 吴琦 彭晓涵 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期137-150,共14页

深部巷道围岩中煤、泥岩、砂岩等常见岩石强度较低、裂隙发育,在深部复杂力学环境下易发生动力灾害,研究内部裂隙特征对岩体的动力学响应及能量耗散规律对明晰动力灾害的发生具有重要意义。为研究内部裂隙倾角、裂隙分布对类岩体动态力... 深部巷道围岩中煤、泥岩、砂岩等常见岩石强度较低、裂隙发育,在深部复杂力学环境下易发生动力灾害,研究内部裂隙特征对岩体的动力学响应及能量耗散规律对明晰动力灾害的发生具有重要意义。为研究内部裂隙倾角、裂隙分布对类岩体动态力学响应与能量耗散规律的影响,通过砂型3D打印制备含内部裂隙的类岩体试样,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对试样进行动态压缩试验,使用高速摄像机观察裂纹发育情况,并结合能量耗散原理和分形理论分析其动力破坏特性。研究结果表明:随着内部裂隙倾角角度增加,类岩体试样动态峰值应力和动态弹性模量先减小后增大,均在30°时最低;随着裂隙数量的增多,垂直分布裂隙对试样的动态峰值应力影响大于水平分布裂隙;试样破坏的能量耗散随裂隙倾角角度增加呈现先减小后增加的规律,裂隙倾角较小时,松散充填物的存在会加剧应力波衰减,使能量耗散增加,随裂隙倾角增加,充填物对试样的能量耗散影响逐渐减小;相同裂隙倾角下,随裂隙数量的增加,垂直分布裂隙试样能量耗散小于水平分布裂隙,与试样动态峰值应力呈正相关;随着裂隙倾角的增大,试样的分形维数先增加后减小,30°裂隙倾角时试样的破碎程度最大,试样的分形维数最大;裂隙数量的增多使试样破碎块度逐渐均匀,试样的分形维数呈现增大趋势。研究结果揭示了内部裂隙对岩体动力学特性及能量耗散的影响规律,为采用砂型3D打印技术开展复杂内部裂隙岩体动力学试验提供了重要基础,对进一步了解实际工程中深部软岩巷道围岩破裂失稳机理具有重要意义。 展开更多

关键词 动力荷载 砂型3D打印 内部裂隙 动态力学特性 能量耗散 分形维数

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高温后砂岩真三轴加卸载力学特性演化规律

3

作者 王刚 郑金叶 +3 位作者 刘义鑫 祝清傲 杨宝东 范玉林 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期124-136,共13页

煤炭地下气化、地热能开采过程中的高温环境及应力场的变化对岩石的力学性质及强度特征均会产生影响,对高温处理后的岩石在不同三轴应力作用下的强度和力学性质变化的研究,在地下工程实际应用中有着非常重要的作用。基于真三轴应力下煤... 煤炭地下气化、地热能开采过程中的高温环境及应力场的变化对岩石的力学性质及强度特征均会产生影响,对高温处理后的岩石在不同三轴应力作用下的强度和力学性质变化的研究,在地下工程实际应用中有着非常重要的作用。基于真三轴应力下煤岩水力润湿范围动态监测试验系统,开展不同温度不同三轴应力条件下砂岩的加卸载试验,分析高温后砂岩的变形特征、强度特征及能量变化规律,研究温度及三轴应力对砂岩宏观强度的影响。结果表明:砂岩的破坏以脆性破坏为主,不同温度砂岩的破坏面均沿着垂直最小主应力的方向形成,破裂角随温度的升高而增大,且趋近于垂直;砂岩的承载能力随温度的升高呈现先增强后减弱的趋势,600℃时,承载能力达到最大,1 000℃时最小;温度对砂岩的弹性模量、变形模量等变形参数的影响较为明显,三轴应力对变形参数影响相对较小;砂岩变形参数与温度大致呈负相关趋势,砂岩变形参数与三轴应力大致呈正相关趋势;1 000℃时,砂岩的弹性模量、变形模量和峰值强度均最小,极限应变最大;砂岩加卸载过程中能量密度变化趋势与峰值强度大致相同,其中弹性能占输入能比例较高对砂岩破坏影响较大;结合砂岩的矿物成分、孔裂隙结构及孔隙率的变化情况,发现砂岩的宏观强度变化与微观的结构变化表现一致。 展开更多

关键词 砂岩 热损伤 真三轴 变形特征 强度劣化

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青岛地铁太延区间爆破振动控制及影响评价 被引量：16

4

作者 王仁涛 王成虎 +2 位作者 江英豪 宋凯 周宜 《爆破》 CSCD 北大核心 2015年第3期139-145,共7页

城市浅埋隧道下穿建筑物的爆破施工应加强爆破振动控制。针对青岛地铁3号线太延区间段隧道下穿青岛疗养区供应公司,埋深为7.4 m、围岩IV^V级、地下水丰富等特点,结合先前其他区间段隧道施工经验,对该区段隧道施工进行专项爆破振动控制... 城市浅埋隧道下穿建筑物的爆破施工应加强爆破振动控制。针对青岛地铁3号线太延区间段隧道下穿青岛疗养区供应公司,埋深为7.4 m、围岩IV^V级、地下水丰富等特点,结合先前其他区间段隧道施工经验,对该区段隧道施工进行专项爆破振动控制设计。通过采用大直径中空直眼掏槽和减小单段最大起爆药量,合理布置炮孔间排距、优化爆破网路,对爆破振动速度进行控制。对地上建筑物振动实时监测,爆破振速满足2 cm/s的爆破振速控制标准,振动峰值速度在砖混结构建筑物顶层存在放大效应。此爆破振动控制方案取得了良好的爆破振速控制效果和工程、社会效益,可为类似城市浅埋隧道施工提供参照意义。 展开更多

关键词 浅埋隧道 爆破开挖 振动控制 振动监测

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工程爆破振动有害效应控制的研究 被引量：5

5

作者 张亮 王海亮 周宜 《市政技术》 2016年第3期97-99,103,共4页

依据精细爆破中定量化设计、精细化施工和精细化管理的理念,结合某地铁车站爆破施工,对爆破振动从爆源、传播路径和保护对象3个方面进行了分析,提出了城市地铁爆破振动有害效应的控制措施,对类似工程爆破具有一定的参考价值。

关键词 精细爆破 振动控制 爆源 传播路径 保护对象

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大采高综放动压巷道窄煤柱沿空掘巷围岩控制 被引量：26

6

作者 彭林军 宋振骐 +4 位作者 周光华 侯树宏 何维胜 郝建 李安 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期34-43,共10页

为研究大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷动压巷道矿压控制问题,以宁煤集团羊场湾煤矿2-2特厚煤层130205大采高综放工作面回风巷为工程背景,在原巷道留设35 m护巷煤柱全断面锚索支护已无法维护采掘巷道断面条件下进行窄煤柱研究。采用现... 为研究大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷动压巷道矿压控制问题,以宁煤集团羊场湾煤矿2-2特厚煤层130205大采高综放工作面回风巷为工程背景,在原巷道留设35 m护巷煤柱全断面锚索支护已无法维护采掘巷道断面条件下进行窄煤柱研究。采用现场实测、数值模拟和理论预测3者相结合的研究方法,建立了巷道围岩内、外应力场力学结构模型,运用FLAC3D模拟回风巷道5、6、8、10、15 m不同宽度煤柱围岩应力分布规律。理论计算内应力场为9.5~10.3 m,窄煤柱合理宽度为5.14~5.56 m;数值模拟显示0~10 m为低应力区,10~14 m为应力峰值区,14~45 m为应力高值区、缓降区,超过45 m后逐渐趋于原岩应力,煤柱内的支承压力呈单峰分布,通过研究确定护巷煤柱尺寸为6 m。经现场应用得出,6 m窄煤柱回风巷道回采期间两帮最大变形量为241 mm,顶底板最大变形量为92 mm,巷道支护设计合理,窄煤柱注浆效果显著,窄煤柱巷道回采期间整体满足生产要求。 展开更多

关键词 大采高 综放开采 窄煤柱沿空掘巷 动压巷道

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浅埋隧道下穿高压给水管道微振动控制研究 被引量：4

7

作者 王晓鹏 王海亮 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第3期61-66,共6页

为减小区间隧道爆破作业对地下高压给水管道的扰动,需对其进行微振动控制。针对青岛地铁某区间隧道下穿DN1200高压给水管道,最近距离仅为8.9m、围岩Ⅳ~Ⅴ级的特点,结合爆破施工经验,进行了微振动爆破控制专项设计。通过选用大直径中空... 为减小区间隧道爆破作业对地下高压给水管道的扰动,需对其进行微振动控制。针对青岛地铁某区间隧道下穿DN1200高压给水管道,最近距离仅为8.9m、围岩Ⅳ~Ⅴ级的特点,结合爆破施工经验,进行了微振动爆破控制专项设计。通过选用大直径中空孔直眼掏槽、合理选择爆破参数,对爆破振动进行有效控制。同时,对爆破振动进行动态监测,分析爆破振动影响。结果表明：在进尺为750mm时,选用150mm直径中空孔,环形布置掏槽眼,分炮次起爆的情况下,可将振速控制在1cm/s以下,达到良好的减振效果,为类似工程提供了参考。 展开更多

关键词 爆破 直眼掏槽 微振动控制 高压管道 近距离

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应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究 被引量：7

8

作者 张培森 许大强 +3 位作者 颜伟 张晓乐 董宇航 赵铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期325-339,共15页

岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力... 岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究。试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U_(1)、U_(3)、U_(e)、U_(d)及渗透率变化特点进行了详细阐释(U_(e)为弹性应变能,U_(d)为耗散能,U_(1)为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U_(3)为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U_(1)、U_(3)演化规律与C组岩石基本一致,但U_(3)负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以U_(e)为主导转变为以U_(d)为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异。整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以U_(e)为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是U_(e)得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起U_(e)发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素。此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石U_(e)释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放。 展开更多

关键词 岩石力学 应力-渗流耦合 卸荷路径 损伤特性 能量演化

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基于自振频率的监测预警指标确定方法 被引量：24

9

作者 杜岩 谢谟文 +2 位作者 蒋宇静 李博 高阳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2284-2290,共7页

强震、极端气候条件和人类活动是滑坡发生的主要诱发因素。这些强扰动会使滑坡的物理参数和软弱结构面力学参数发生变化,从而影响滑坡的有效预警。在监测中如何直接有效分析滑坡在地震及降雨作用下力学参数的变化,是工程中亟需解决的一... 强震、极端气候条件和人类活动是滑坡发生的主要诱发因素。这些强扰动会使滑坡的物理参数和软弱结构面力学参数发生变化,从而影响滑坡的有效预警。在监测中如何直接有效分析滑坡在地震及降雨作用下力学参数的变化,是工程中亟需解决的一大难题。提出了地震等强扰动作用下一种新的识别滑坡安全指标的快速评价方法;运用激光测振技术,测定滑坡等不良地质体的自振频率;根据结构动力学理论,基于测得的自振频率,可定量反映出内部结构参数变化。根据简化的滑坡体模型,模拟滑坡在地震或强降雨等条件下潜在滑移面的抗滑应力损失。结果表明:由自振频率可以得到滑坡在受到较大扰动情况下的应力折减系数等监测指标;非接触式的快速监测能快速实现对滑坡体的评价。激光测振技术将会在防灾、减灾和抢险救灾等工程实际中发挥重要作用。 展开更多

关键词 自振频率 滑坡 激光 稳定性分析 监测预警

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基于固有振动频率的危岩安全监测试验研究 被引量：13

10

作者 杜岩 谢谟文 +3 位作者 蒋宇静 李博 高阳 刘秋强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3035-3040,共6页

危岩体在经历地震和强降雨之后其抗滑力下降,从而导致重力作用失稳,是一种常见的破坏形式。危岩块体的失稳破坏取决于岩体结构面的状况,随着结构面的张开及黏结程度下降,危岩块体会发生失稳而崩塌,基于常规位移监测方法难以达到危岩块... 危岩体在经历地震和强降雨之后其抗滑力下降,从而导致重力作用失稳,是一种常见的破坏形式。危岩块体的失稳破坏取决于岩体结构面的状况,随着结构面的张开及黏结程度下降,危岩块体会发生失稳而崩塌,基于常规位移监测方法难以达到危岩块体监测预警的目的。而固有振动频率可以有效反映岩体的物理力学参数的变化,进而可以对其安全性做出预判。基于模型试验,在保持下滑力不变的情况下,通过固有振动频率来对滑坡内部的黏结力和摩擦力等力学指标进行分析。通过实际静摩擦力是否达到最大静摩擦力的方法来科学判识岩体的稳定情况。试验结果得出:计算的摩擦力可以有效分析岩体的安全性,并证明固有振动频率在降低至6 Hz以下,岩体开始趋于破坏。同时,得出由于摩擦力破坏后期占据抗滑力的比重逐渐升高,最高达到抗滑力的80%,从而造成破坏末期摩擦力不降反升的情况。基于固有振动频率的监测,可对岩体的损伤做出定量判断,也可评估岩体静摩擦力指标,从而实现扰动后岩体的安全评价。这种基于振动模态的岩体安全监测与损伤评价新的技术思路,将在实际工程中发挥重大作用。 展开更多

关键词 危岩体 固有振动频率 激光多普勒测振仪 安全监测 预警

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基于煤巷两帮基础刚度效应的控帮护巷支护原理 被引量：15

11

作者 蒋力帅 张培鹏 +4 位作者 孔朋 贾江锋 马宁 束佳明 张臣 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1020-1029,共10页

煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩整体稳定性有着极其重要的影响。基于煤巷两帮煤体严重变形的工程实际,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,建立了由Winkler可变形基础支承的顶板悬梁力学模型,... 煤层巷道两帮煤体相对顶底板岩层强度低、可变形性强,两帮煤体大变形对巷道围岩整体稳定性有着极其重要的影响。基于煤巷两帮煤体严重变形的工程实际,考虑巷道两帮煤岩体的可变形性,建立了由Winkler可变形基础支承的顶板悬梁力学模型,分析并揭示了顶板的弯矩和挠度分布特征及规律,提出了基于煤巷基础刚度效应的"控帮护巷"支护原理:通过加强两帮支护提高锚固煤体的基础刚度,控帮支护的直接控制两帮煤体的变形和破坏,并进一步通过基础刚度效应改善整个巷道围岩的应力状态,抑制顶底板变形破坏,提高围岩承载能力和稳定性。通过数值模拟分析与现场工程试验,对基础刚度效应和"控帮护巷"原理进行了分析和验证。研究表明:在两帮垂直集中应力作用下,巷帮煤体压缩变形明显,顶板岩层随基础变形而弯曲下沉,两帮基础刚度对顶板变形量影响显著,是顶板变形的关键影响因素;在顶板支护相同的条件下,加强两帮支护不仅使掘进和采动影响期间的两帮的塑性破坏范围和移近量显著缩小,还有效地控制了顶底板的变形破坏情况,是巷道围岩整体稳定性控制的有效途径。研究工作深化了煤巷围岩控制中对巷帮支护重要性的认识,揭示了控帮护巷的支护机理。 展开更多

关键词 煤层巷道 基础刚度效应 控帮护巷 锚杆支护

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固液耦合模式下采动诱发断层两盘滑移规律的模拟分析 被引量：9

12

作者 张培森 张文泉 +1 位作者 王明辉 王浩 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第2期53-57,共5页

以五沟煤矿F16断层的地质条件为背景,采用三维有限差分数值软件FLAC3D的固液耦合模式,对断层倾角、断层破碎带宽度及承压水水压不同时,在断层上盘煤层开采过程中断层界面滑移量的变化规律进行了分析,研究得出:断层界面同一标高处的垂向... 以五沟煤矿F16断层的地质条件为背景,采用三维有限差分数值软件FLAC3D的固液耦合模式,对断层倾角、断层破碎带宽度及承压水水压不同时,在断层上盘煤层开采过程中断层界面滑移量的变化规律进行了分析,研究得出:断层界面同一标高处的垂向滑移量随断层倾角、断层破碎带宽度及含水层水压的增加而增大。断层界面的垂向滑移量越大,突水危险性越大。 展开更多

关键词 固液耦合 断层滑移 采动诱发 数值模拟

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热-力作用原煤变形特征与力学性质演化试验研究 被引量：7

13

作者 王春光 陈连军 +2 位作者 王长盛 张晓虎 魏明尧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1015-1024,共10页

开展原煤在热-力作用下煤热膨胀与吸附瓦斯解吸研究对于深入理解深部煤岩失稳破坏机制有重要意义。通过对四川白皎矿和徐州张双楼矿的原煤施加不同温度-应力条件,获取煤的热变形、解吸气体运移以及煤的力学性质的热响应。试验结果表明:... 开展原煤在热-力作用下煤热膨胀与吸附瓦斯解吸研究对于深入理解深部煤岩失稳破坏机制有重要意义。通过对四川白皎矿和徐州张双楼矿的原煤施加不同温度-应力条件,获取煤的热变形、解吸气体运移以及煤的力学性质的热响应。试验结果表明:白皎煤在低于35℃条件下表现为膨胀变形;在高于35℃恒温环境下,煤体变形表现为先膨胀后收缩趋势。张双楼煤在低于60℃条件下表现为先膨胀后会出现收缩;在高于60℃恒温环境下,煤样趋向整体膨胀。其结果说明,煤岩在热环境中的变形行为取决于煤基质的热膨胀与解吸收缩之间的竞争结果。煤吸热升温后孔隙中解吸气体数量增多,煤样在受载压缩变形过程中显现出复杂解吸气体排放特征,包括煤中原生孔隙裂隙压缩闭合排出气体,煤体内不均匀变形导致气体流动,煤体开裂导致气体回流。力学测试结果表明,煤样的单轴抗压强度以及弹性模量随着环境温度上升均表现出下降趋势。其结果为深入理解深部煤层在热-力耦合下渗透率与强度变化机制提供试验依据。 展开更多

关键词 煤 解吸 强度 温度

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不同初始卸荷水平下红砂岩波速变化及能量耗散规律试验研究 被引量：8

14

作者 张培森 赵成业 +2 位作者 侯季群 张睿 李昊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期157-173,共17页

为研究红砂岩在不同初始卸荷水平(初始应力差水平与岩石对应围压条件下峰值强度的比率)下的波速变化及能量耗散规律,利用Rock Top多场耦合试验仪和JSR-DPR300超声测试系统,在同一围压条件下,开展三轴加载路径、应力差恒定卸围压与应力... 为研究红砂岩在不同初始卸荷水平(初始应力差水平与岩石对应围压条件下峰值强度的比率)下的波速变化及能量耗散规律,利用Rock Top多场耦合试验仪和JSR-DPR300超声测试系统,在同一围压条件下,开展三轴加载路径、应力差恒定卸围压与应力差增大卸围压2种卸荷路径、3个初始卸荷水平下的红砂岩应力-应变过程中的纵、横波速测试试验。研究结果表明:围压加载过程中,纵、横波速均随围压的增大而增大,呈幂函数关系;孔隙度、密度随着围压的升高,对围压的敏感性降低,变化幅度减小;岩石内部不同类型的孔隙其闭合的应力阈值不同,波速受控于岩石的密实程度与岩石骨架性质。围压卸荷过程中,在不同卸荷路径下,随着初始卸荷水平的增大,极限应变增大,统一围压降参数均呈线性降低,应变围压增量比呈幂函数增大,环向变形对围压变形更为敏感,相较于卸荷路径的影响,初始卸荷水平对岩石卸荷变形过程具有控制作用;不同初始卸荷水平下,纵、横波速随轴向应变的变化曲线同应力-应变曲线基本对应,反映了岩样不同的劣化水平,纵、横波速各自整体上的增长衰减趋势具有一致性,卸荷路径对波速的影响较弱,在加载和卸荷2个区间内存在明显的阶段性特征,波速在卸荷起始点迎来大幅度偏转,纵波以此分为增长阶段和衰减阶段,横波分为稳定阶段和衰减阶段,纵波对轴向压力更为敏感,震荡性强烈。围压卸荷伊始,岩石由压缩迅速转为扩容或扩容加剧,应变能密度在卸荷起始点及应力跌落点迎来一次、二次偏转,后者偏转幅度远小于前者;应力差恒定卸围压过程中,弹性应变能近似稳定,其增长趋势和轴向应力-应变曲线是一致的,即轴向应力做功是其主要能量补充方式;能量的耗散集中在卸荷区间内,卸荷前期稳定增长,卸荷后期急速增长,弹性能的释放集中在应力跌落点之后,是岩石失稳破坏的内在动力。三轴加载过程决定了岩样的整体破坏形态,围压卸荷作用突出的扩容特性将导致岩样产生更多的纵向裂纹,导致岩石破坏形态多样化。 展开更多

关键词 初始卸荷水平 卸围压 纵波 横波 能量演化

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不同围压下峰后循环载荷对砂岩力学及渗流特性的影响研究 被引量：8

15

作者 张培森 许大强 +5 位作者 颜伟 胡昕 李霄 方家鑫 鞠照强 赵铭 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期94-105,共12页

开采扰动导致煤层底板一定范围内岩体处于峰后状态,受相邻巷道开挖及煤层开采作用促使峰后岩体经历循环加−卸载过程,为探究不同地应力环境下峰后循环载荷作用对岩体结构的影响,明晰煤层底板突水等灾害的孕育过程,基于Rock Top多场耦合... 开采扰动导致煤层底板一定范围内岩体处于峰后状态,受相邻巷道开挖及煤层开采作用促使峰后岩体经历循环加−卸载过程,为探究不同地应力环境下峰后循环载荷作用对岩体结构的影响,明晰煤层底板突水等灾害的孕育过程,基于Rock Top多场耦合试验仪对砂岩开展了5、10、15、20、25 MPa围压峰后循环载荷试验研究。研究结果表明:①峰后循环载荷作用之前,岩石单位渗透率均呈快速下降—趋于平稳—突然上升—突然下降—趋于平稳的变化规律,峰后循环阶段,岩石单位渗透率则与轴向载荷近乎呈倒置关系;②岩石弹性模量、裂隙闭合应力、起裂应力、损伤应力、峰值应力、残余应力均与围压呈正相关,泊松比则随围压增大呈先增大后减小的变化特点;③5、10 MPa围压下,岩石出现间歇性破坏,脆性破坏特征有所减弱,15、20、25 MPa围压下,岩石脆性破坏特征明显,岩石破坏特征由岩石本身性质所决定;④峰后轴向载荷主要对岩石渗透率增大起促进作用,但该促进作用较围压对岩石渗透率的抑制作用弱,围压为影响岩石峰后渗透率变化的主导因素;⑤不同围压下,岩石均产生了一条贯穿剪切裂纹,但随围压增大,岩石破坏程度逐渐减弱,破坏模式趋于简单。 展开更多

关键词 岩石力学 峰后循环载荷 力学特性 渗流特性 破坏模式

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气体运移导致煤体结构变形演化特征研究--以注入氦气为例 被引量：6

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作者 王春光 王长盛 +5 位作者 陶志刚 蒋宇静 谭云亮 魏明尧 崔光磊 吴学震 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3439-3446,共8页

气体运移引起煤体变形是研究煤层气抽采、预防瓦斯突出与温室气体的地质封存的核心问题。一般认为,有效应力变化是控制岩土类材料骨架变形的关键因素。但大量测试结果表明,煤的渗透率与有效应力(或者孔隙压力)表现出非线性关系。为此,... 气体运移引起煤体变形是研究煤层气抽采、预防瓦斯突出与温室气体的地质封存的核心问题。一般认为,有效应力变化是控制岩土类材料骨架变形的关键因素。但大量测试结果表明,煤的渗透率与有效应力(或者孔隙压力)表现出非线性关系。为此,应实时观测在静孔隙压力与三轴应力状态下氦气流动导致原煤变形演化全过程。在静孔隙压力状态下煤体积经历从收缩到回弹过程。注气压力越大,煤的收缩与回弹量越大,且收缩量总是大于回弹量。在三轴应力状态下注气初期煤样迅速膨胀。随着注气达到平衡状态,煤变形过程与约束条件表现出紧密相关性,即在应力约束下煤的膨胀率相比注气初期明显减缓;在位移约束下煤由膨胀转向收缩。上述试验结果表明,仅有孔隙压力作用下,煤基质与裂隙之间孔隙压力差可以压缩煤体,随着气体扩散的进行,可恢复煤的部分压缩变形量。在三轴应力状态下,煤的总体变形是裂隙与基质两者变形共同作用的结果。在应力约束下煤基质与裂隙可以自由膨胀。而煤体在位移约束下,因气体扩散导致煤基质膨胀只能挤压裂隙。根据上述实测结果探讨注气导致煤骨架变形演化机制,为深入理解煤裂隙与基质相互作用对煤渗透率演化提供试验依据。 展开更多

关键词 注气 裂隙与基质 边界条件

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岩石单轴压缩过程变形模量的最大Lyapunov指数分析 被引量：3

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作者 陈绍杰 刘江波 +1 位作者 王怀远 钟宜涛 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第2期48-52,共5页

应用Lyapunov评价准则对六种岩石单轴压缩过程的变形模量时间序列进行了分析。根据变形模量的变化定性,描述了岩石在加载过程中弹性、塑性和破坏三种状态。通过对岩石三种状态时间序列相应的最大Lyapunov指数进行分析,发现变形模量的变... 应用Lyapunov评价准则对六种岩石单轴压缩过程的变形模量时间序列进行了分析。根据变形模量的变化定性,描述了岩石在加载过程中弹性、塑性和破坏三种状态。通过对岩石三种状态时间序列相应的最大Lyapunov指数进行分析,发现变形模量的变化和Logistic映射周期点点数的变化有着相似之处;岩石全应力-应变曲线中变形模量先由无序状态进入稳定状态,再进入强混沌状态;随着三个状态的演变,相应变形模量的平均演化距离逐渐呈现离散状态。 展开更多

关键词 单轴压缩 变形模量 LYAPUNOV指数 LOGISTIC映射

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城市隧道爆破震动影响因素的重要度研究 被引量：10

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作者 王海亮 张亮 张祖远 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第2期73-78,85,共7页

爆破震动对建(构)筑物会产生不同程度的影响,有效降低爆破震动的有害效应是控制爆破震动的首要问题。本研究对影响爆破震动强度的相关因素进行分类,采用灰色关联分析方法,以青岛市两地铁工程部分实测数据为样本,结合MATLAB程序编程计算... 爆破震动对建(构)筑物会产生不同程度的影响,有效降低爆破震动的有害效应是控制爆破震动的首要问题。本研究对影响爆破震动强度的相关因素进行分类,采用灰色关联分析方法,以青岛市两地铁工程部分实测数据为样本,结合MATLAB程序编程计算,得到应优先选择的控制因素按重要度从大到小依次为:自由面数目、段最小间隔时间、总药量、地形地质条件、雷管段数、孔网参数、爆破持续时间、单段最大起爆药量、起爆方向。 展开更多

关键词 隧道 爆破震动 重要度 灰色关联分析

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公路路堑深孔爆破方案的优化与实践 被引量：6

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作者 张鲁南 王海亮 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第3期65-68,共4页

结合安徽铜南宣高速公路路堑爆破开挖工程实践,探讨了高速公路路堑深孔爆破方案及各技术参数的选取原则。针对爆破过程中出现的岩石块度大、炸药单耗大等问题,通过调整炮孔间排距,采用间隔填塞方式对原有爆破方案进行优化。方案优化后... 结合安徽铜南宣高速公路路堑爆破开挖工程实践,探讨了高速公路路堑深孔爆破方案及各技术参数的选取原则。针对爆破过程中出现的岩石块度大、炸药单耗大等问题,通过调整炮孔间排距,采用间隔填塞方式对原有爆破方案进行优化。方案优化后使得能够直接使用机械设备开挖运输的岩石由40%提高到80%,炸药单耗由原来的0.6kg/m3降到0.4kg/m3,经济和社会效益显著。 展开更多

关键词 公路路堑 深孔爆破 块度 优化

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采动应力与采空区压实承载耦合分析方法研究 被引量：42

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作者 蒋力帅 武泉森 +1 位作者 李小裕 丁楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1951-1959,共9页

采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承... 采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法,通过实例仿真模拟分析进行了验证。研究表明:垮落带渐进压实承载的力学特性是指数型表达式,压缩刚度随压缩应变呈非线性增长。由双屈服本构模型反演得到与理论解拟合度较好的垮落带力学参数,实现了垮落带压实承载特性的仿真模拟。裂隙岩体劣化系数表达式反映了模量劣化特性,应变软化本构模型增加模量劣化算法组成岩体劣化本构模型,实现了应变软化和裂隙岩体模量劣化的动态分析,较真实严谨的反映裂隙带岩体的力学特性。基于垮落带与裂隙带特征的仿真模拟,实现了采动应力场与采空区覆岩"两带"特征的耦合分析。通过工作面支承压力场演化特征的实例仿真分析,验证了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法的可行性和正确性,提高了采动应力场和围岩采动响应研究的严谨性和可靠性。 展开更多

关键词 采动应力 垮落带压实 裂隙带劣化 数值模拟 耦合分析

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