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水利水电工程岩基抗剪强度参数二维分布模型构造的Copula方法 被引量:9
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作者 邢婕 唐小松 +1 位作者 李典庆 赵宇飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期783-792,共10页
基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于... 基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明:水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。 展开更多
关键词 抗剪强度参数 相关性 二维分布模型 联合概率分布函数 COPULA
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白鹤滩水电站蓄水过程对左岸地下厂房围岩稳定性影响评价
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作者 童政 俞钟杰 +3 位作者 邱钦焱 张胡琦 谭尧升 荣冠 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期210-218,共9页
白鹤滩水电站是我国第二大水电站,左岸地质条件复杂,地下洞室规模巨大,蓄水后厂房区域存在渗水现象,渗流作用对围岩变形和稳定性具有一定影响。为研究左岸地下洞室在蓄水过程的围岩稳定性问题,采用现场监测数据和数值模拟相结合的方法,... 白鹤滩水电站是我国第二大水电站,左岸地质条件复杂,地下洞室规模巨大,蓄水后厂房区域存在渗水现象,渗流作用对围岩变形和稳定性具有一定影响。为研究左岸地下洞室在蓄水过程的围岩稳定性问题,采用现场监测数据和数值模拟相结合的方法,分析库水位抬升影响厂区围岩变形的作用机制。利用监测数据分析厂区地下水自由面、渗压、渗漏量等渗流场特征,揭示厂房围岩变形规律和应力变化趋势;基于稳定渗流理论,采用有限单元法模拟上库蓄水至640、775和816m水位时的左岸渗流场;通过有限差分数值仿真软件FLAC3D,研究地下水渗流对围岩变形的影响。数值模拟与监测结果对比反映两者变形规律基本一致,研究结果表明:蓄水过程中,白鹤滩水电站左岸地厂围岩变形与上库水位呈正相关,岩体变形量随库水位上升而逐渐增大,上游岩台最大位移可达8.27mm;上库水位提升导致厂区渗流场发生改变,在地质构造发育区域尤为明显,厂区渗流场改变是蓄水期地下厂房围岩变形的主要原因。整体而言,蓄水期白鹤滩左岸地下厂房围岩稳定性良好,可通过扩大错动带C_(2)截流洞长度或加密错动带C_(2)揭穿区域的排水孔的方式来减弱错动带C_(2)渗流对厂房围岩稳定的影响。 展开更多
关键词 白鹤滩水电站 围岩稳定 渗流 安全监测 数值模拟
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矿物颗粒形状的岩石力学特性效应分析 被引量:35
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作者 刘广 荣冠 +2 位作者 彭俊 侯迪 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期540-550,共11页
岩石作为矿物颗粒的集合体,其宏观力学特性主要影响因素为矿物的细观形态特征。基于颗粒流理论,建立了4种代表颗粒形状用于模拟石英砂岩的矿物颗粒,并采用球度指标对矿物颗粒形状进行参数量化。通过石英砂岩的室内三轴试验校准了颗粒流... 岩石作为矿物颗粒的集合体,其宏观力学特性主要影响因素为矿物的细观形态特征。基于颗粒流理论,建立了4种代表颗粒形状用于模拟石英砂岩的矿物颗粒,并采用球度指标对矿物颗粒形状进行参数量化。通过石英砂岩的室内三轴试验校准了颗粒流模型的细观参数,在此基础上进行四种矿物颗粒形状试样的岩石三轴力学模拟试验。研究结果表明:颗粒的球度越大,试样的启裂强度、损伤强度和峰值强度均越低。随着颗粒球度的增加,试样的弹模降低,泊松比增大。内摩擦角和黏聚力则随球度的增大而下降。根据岩样数值试验中的变形数据,研究了不同颗粒形状剪胀角随着塑性剪切应变的演化规律。 展开更多
关键词 岩石 颗粒形状 力学特性 数值模拟试验 颗粒流
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岩石爆破破碎模拟和块度预报的研究现状与展望 被引量:2
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作者 卢文波 孟婷 胡英国 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第5期20-28,共9页
爆破块度的预测与控制一直是岩石爆破破碎领域的重要课题。岩石爆破涉及爆炸冲击波和爆生气体的联合作用以及岩石破碎、抛掷和堆积复杂过程,通过岩石爆破破碎过程模拟、定量计算爆破块度至今仍未实现。针对岩石爆破破碎机理和力学模型... 爆破块度的预测与控制一直是岩石爆破破碎领域的重要课题。岩石爆破涉及爆炸冲击波和爆生气体的联合作用以及岩石破碎、抛掷和堆积复杂过程,通过岩石爆破破碎过程模拟、定量计算爆破块度至今仍未实现。针对岩石爆破破碎机理和力学模型、岩石爆破破碎过程数值模拟方法和岩石爆破块度的预测模型的国内外研究现状和进展进行了全面综述,并对岩石爆破破碎模拟和块度预报领域有待进一步研究和突破的重点问题进行展望。 展开更多
关键词 爆破破碎 破碎模型 爆破块度 数值模拟 预报模型
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宽孔距爆破模型试验及近场动力学计算研究 被引量:1
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作者 吴亮 张澳 +1 位作者 周俊汝 陈明 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-7,共7页
针对宽孔距爆破破岩技术中炮孔密集系数合理取值的问题,在总结国内外宽孔距爆破破岩机理的基础上,开展了炮孔密集系数为1.7、2.5、3.5、4.5的有机玻璃板室内爆破试验,并基于常规态型近场动力学原理,开发了爆破计算模块,对宽孔距爆破破... 针对宽孔距爆破破岩技术中炮孔密集系数合理取值的问题,在总结国内外宽孔距爆破破岩机理的基础上,开展了炮孔密集系数为1.7、2.5、3.5、4.5的有机玻璃板室内爆破试验,并基于常规态型近场动力学原理,开发了爆破计算模块,对宽孔距爆破破岩中裂纹扩展过程、介质位移响应规律进行了研究。结果表明:临空面一侧的径向裂纹受到临空面反射拉伸应力波的作用,表现出向临空面拐角分叉的特征,并逐渐向临空面扩展,最后形成主裂纹组成漏斗形状。在最小抵抗线固定不变条件下,随着炮孔密集系数的增加,应力降低区逐渐增大,同排炮孔间的径向贯通裂隙消失,过大的炮孔密集系数也进一步造成前后排孔间贯通裂纹消失,最后导致单孔爆破的情况发生。位移计算结果进一步证实了上述规律,并且当炮孔密集系数较小时,前排炮孔留下的岩埂刚好被后排炮孔爆破破碎,随着炮孔密集系数的增大,后排孔爆破对前排炮孔所留下的岩埂破碎作用效果逐渐降低。建议实际工程中根据岩体力学性质、地质条件以及爆破目的适当调整密集系数来降低炸药单耗与大块率。 展开更多
关键词 近场动力学 宽孔距爆破 裂纹扩展 密集系数
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区域构造背景下的地应力反演分析——以夹岩水利枢纽及黔西北供水工程为例 被引量:1
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作者 潘中祺 李东奇 +2 位作者 马亚楠 周兵奇 于浩 《人民长江》 北大核心 2020年第S01期120-126,138,共8页
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程位于贵州省毕节市及遵义市境内,其供水隧洞线路长、埋深大,地质条件复杂,软岩及高地应力问题突出。但工程区内仅获取两组地应力测点,为了在少量测点情况下较为可靠地获得工程区初始地应力场的分布规律,提... 夹岩水利枢纽及黔西北供水工程位于贵州省毕节市及遵义市境内,其供水隧洞线路长、埋深大,地质条件复杂,软岩及高地应力问题突出。但工程区内仅获取两组地应力测点,为了在少量测点情况下较为可靠地获得工程区初始地应力场的分布规律,提出了结合区域构造背景的地应力场反演分析方法。首先,依据我国西南地区区域构造背景,结合夹岩工程区的褶皱和构造发育特征,确定工程区的主构造方向;其次,考虑工程区地质演化历史,建立了地应力反演模型,并采用侧压力系数法对地应力场进行反演;最后,基于弹性理论,推导了考虑构造荷载和岩体剥蚀影响的地应力分布解析式。分析结果表明:①实测点处反演结果与实测值基本一致,工程区应力场以水平构造为主;②理论计算值与反演结果吻合较好,地应力分布解析式能较好地反映岩体剥蚀对地应力场的影响规律。 展开更多
关键词 地应力 反演分析 岩体剥蚀 区域构造 夹岩水利枢纽 黔西北供水工程
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水下钻孔爆破激发水中冲击波的机制研究
7
作者 杨洋 卢文波 +4 位作者 王洋 黄宇峰 王高辉 陈明 严鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期269-278,共10页
水下爆炸激发水中冲击波的超压峰值主要借用库尔公式,并未考虑水下钻孔爆破激发水中冲击波的机制。针对水下钻孔爆破激发水中冲击波的超压缺乏可靠预测方法的问题,首先从理论上对水-炸药-岩体组成的爆破系统分析了破岩及激发水击波过程... 水下爆炸激发水中冲击波的超压峰值主要借用库尔公式,并未考虑水下钻孔爆破激发水中冲击波的机制。针对水下钻孔爆破激发水中冲击波的超压缺乏可靠预测方法的问题,首先从理论上对水-炸药-岩体组成的爆破系统分析了破岩及激发水击波过程。接着通过对爆炸应力波作用下水击波峰值压力的理论解和数值解对比发现,当爆炸应力波刚进入弹性变形区时,数值解偏小,说明岩体中弹塑性变形区是一个由塑性变形区逐渐过渡到弹性变形区,随着距离逐渐增加,进入岩体的弹性变形区,数值解和理论解拟合效果良好。进一步地,基于SPH-FEM耦合方法,模拟了炮孔周围爆轰产物粒子的运动过程,并结合长江航道建设工程现场的单孔水下爆破试验数据,对水击波波形特征进行了比较和验证。研究结果表明:水下钻孔爆破激发水中冲击波的机制共分为三种。炸药在炮孔内起爆后,爆炸应力波遇到岩石和水的交界面时会发生复杂的透反射过程,一部分会从交界面反射回来,另一部分会在交界面上发生透射激发出水中冲击波;随着爆轰波的传播,爆生气体随后从炮孔孔口喷出,在水中激发出水中冲击波;受爆炸冲击波影响,炮孔空腔开始发生径向动力膨胀,随后裂纹进一步拓展,完成岩体的鼓包破碎致使爆生气体膨胀,从岩体鼓包的裂隙向水中逸散,并在水中激发出水中冲击波。 展开更多
关键词 水下钻孔爆破 应力波 爆生气体 水击波 单孔爆破
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细颗粒运移与孔隙堵塞对两相渗流特性的影响
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作者 吴婷 杨志兵 +1 位作者 胡冉 陈益峰 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1755-1764,1776,共11页
细颗粒运移广泛存在于自然界与工程领域的两相流动过程中,如污染物运移与修复、油气开采等。然而,颗粒引起的孔隙堵塞对两相渗流特性的影响尚不清楚。基于自主研发的多相渗流三维可视化试验平台,在多孔介质模型中开展了不同流量和孔隙... 细颗粒运移广泛存在于自然界与工程领域的两相流动过程中,如污染物运移与修复、油气开采等。然而,颗粒引起的孔隙堵塞对两相渗流特性的影响尚不清楚。基于自主研发的多相渗流三维可视化试验平台,在多孔介质模型中开展了不同流量和孔隙尺寸条件下的两相驱替试验,深入探讨了细颗粒在多孔介质中的运移和堵塞行为及其对两相流动过程的影响。试验结果表明:细颗粒诱导的多孔介质堵塞过程受流量和孔隙尺寸的协同控制,低流量条件下,孔隙尺寸对堵塞的影响可以忽略,而高流量条件下,孔隙尺寸是决定堵塞的主导因素。通过空间团簇体分析,阐明了孔隙堵塞现象与流体连通特性之间的关系,即堵塞越显著,残余湿润相分布越离散,流体连通性越差。此外,试验还揭示了两相流动过程中堵塞对驱替压力以及驱替效率的调控机制,研究成果有望为优化两相流动过程、提高能源开采效率提供重要的理论依据与实践指导。 展开更多
关键词 多孔介质 细颗粒 孔隙堵塞 两相流 连通特性
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岩石钻孔爆破粉碎区计算模型的改进 被引量:54
9
作者 冷振东 卢文波 +2 位作者 陈明 严鹏 胡英国 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期101-107,共7页
为了研究炮孔周围岩石的破坏机理,准确预测粉碎区的范围,提出了一种计算钻孔爆破粉碎区范围的改进模型。该四分区模型考虑了破裂区内侧的环向压应力和炮孔空腔膨胀的影响,假定粉碎区为丧失了内聚力但仍具有内摩擦力的散体介质。采用弹... 为了研究炮孔周围岩石的破坏机理,准确预测粉碎区的范围,提出了一种计算钻孔爆破粉碎区范围的改进模型。该四分区模型考虑了破裂区内侧的环向压应力和炮孔空腔膨胀的影响,假定粉碎区为丧失了内聚力但仍具有内摩擦力的散体介质。采用弹塑性力学理论推导了柱状装药起爆条件下的岩石钻孔爆破粉碎区半径公式。计算结果表明,岩石钻孔爆破粉碎区范围通常为1.2~5.0倍炮孔半径,不同种类岩石的粉碎区范围差别很大。与其他计算模型相比,本模型的计算结果与实验数据更吻合。 展开更多
关键词 爆炸力学 计算模型 环向应力 粉碎区 改进 空腔膨胀
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大型水电工程渗流分析的若干关键问题研究 被引量:42
10
作者 陈益峰 周创兵 +2 位作者 胡冉 李典庆 荣冠 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1448-1454,共7页
渗流控制是大型水电工程建设面临的关键技术问题之一,渗流分析是实现渗控优化设计的重要途径。解释了渗流控制的过程、状态、参数和边界等4类物理控制机制,论证了基于Signorini型变分不等式的渗流分析方法的有效性和优越性,并阐述了排... 渗流控制是大型水电工程建设面临的关键技术问题之一,渗流分析是实现渗控优化设计的重要途径。解释了渗流控制的过程、状态、参数和边界等4类物理控制机制,论证了基于Signorini型变分不等式的渗流分析方法的有效性和优越性,并阐述了排水孔幕数值模拟的SVA方法、初始渗流场的反馈分析方法以及岩土体渗流的强耦合机理和模拟方法。研究成果对大型水电工程渗流分析及渗控优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 Signorini型变分不等式 渗流分析 渗流控制 SVA方法 水力耦合
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岩石爆破开挖诱发振动的等效模拟方法 被引量:53
11
作者 杨建华 卢文波 +1 位作者 陈明 周创兵 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期157-163,共7页
岩石爆破开挖过程中爆炸荷载的复杂性、岩石介质模型的多变性、本构方程的多样性、以及群孔爆破模拟计算工作量巨大等诸多因素使得准确模拟爆破诱发的围岩振动存在较大的困难,鉴于此提出一种等效数值模拟方法。根据爆破过程炮孔周围岩... 岩石爆破开挖过程中爆炸荷载的复杂性、岩石介质模型的多变性、本构方程的多样性、以及群孔爆破模拟计算工作量巨大等诸多因素使得准确模拟爆破诱发的围岩振动存在较大的困难,鉴于此提出一种等效数值模拟方法。根据爆破过程炮孔周围岩石破坏范围的空间分布特征,确定群孔起爆条件下爆炸荷载作用的等效弹性边界;通过分析炸药起爆后炮孔空腔动力膨胀、岩体裂纹扩展、炮孔堵塞物运动以及爆生气体的逸出,计算了等效边界上沿炮孔轴向变化的爆炸荷载。结合瀑布沟水电站1#尾水隧洞爆破开挖监测,基于动力有限元法运用该等效技术模拟了围岩的质点振动速度。数值模拟与现场实测数据的对比表明该等效模拟技术用于岩石爆破开挖围岩响应的计算是合适的。计算结果同时还显示,等效边界邻近岩体力学参数的选取对计算结果有重要影响。 展开更多
关键词 爆炸力学 等效模拟方法 动力有限元 岩石 等效弹性边界 爆炸荷载 爆破振动
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岩石爆破损伤模型的比选与改进 被引量:39
12
作者 胡英国 卢文波 +2 位作者 陈明 严鹏 周创兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3278-3284,共7页
归纳了目前应用较为广泛的爆破损伤模型关于损伤变量的定义方法,基于FORTRAN与LS-DYNA自定义接口,将5种典型的爆破损伤模型成功导入LS-DYNA。根据具体的工程实例,对5种爆破损伤模型计算的精确性进行了对比计算和验证。结果表明,KUS模型... 归纳了目前应用较为广泛的爆破损伤模型关于损伤变量的定义方法,基于FORTRAN与LS-DYNA自定义接口,将5种典型的爆破损伤模型成功导入LS-DYNA。根据具体的工程实例,对5种爆破损伤模型计算的精确性进行了对比计算和验证。结果表明,KUS模型与RFPA模型对应的结果与实测值更接近。选取计算结果较为准确的KUS模型进行改进,考虑压缩损伤,并修正了宏观弹性常数的确定方法,建立了拉压损伤模型,并对该模型的计算精确性进行验证,结果表明,该拉压损伤模型可以更好地定量描述岩体爆破损伤范围。 展开更多
关键词 损伤区 爆破损伤模型 对比 拉压损伤模型
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颗粒形状及粒间摩擦角对堆石体宏观力学行为的影响 被引量:42
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作者 常晓林 马刚 +1 位作者 周伟 周创兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期646-653,共8页
基于三维变形体离散单元法对堆石体进行细观研究,采用随机模拟技术生成堆石体三维数值试样,模拟其常规三轴剪切试验,研究堆石体颗粒形状及粒间摩擦系数对宏观力学性能的影响,揭示其细观组构和细观力学参数与堆石体宏观特性的关联性,建... 基于三维变形体离散单元法对堆石体进行细观研究,采用随机模拟技术生成堆石体三维数值试样,模拟其常规三轴剪切试验,研究堆石体颗粒形状及粒间摩擦系数对宏观力学性能的影响,揭示其细观组构和细观力学参数与堆石体宏观特性的关联性,建立细观力学参数与宏观力学参数的相关关系。数值模拟结果表明:颗粒形状对堆石体宏观特性影响明显,颗粒的长短径比越大,数值试样的峰值强度和残余强度均明显增大,峰值强度对应的轴向应变也逐渐增大,而数值试样的初始模量有所减小;在细观层面上,颗粒的长短径比越大,颗粒的接触法向向加载方向倾斜越明显,接触法向的各向异性程度越大;粒间摩擦角对堆石体宏观特性的影响显著,随着粒间摩擦角的增大,峰值强度明显增大和初始模量均明显增大,数值试样在剪切时的体积收缩量也有所增大,反映了堆石颗粒间的相互作用对颗粒体骨架的宏观力学行为的影响。 展开更多
关键词 堆石体 细观力学 变形体离散元 颗粒形状 细观参数
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水压影响岩石渐进破裂过程的试验研究 被引量:23
14
作者 彭俊 荣冠 +2 位作者 周创兵 王小江 侯迪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期941-946,954,共7页
岩石的压缩过程伴随着裂纹扩展,在低、中围压条件下扩展的裂纹主要受到张拉作用而产生,张拉破坏是首要的作用机制。研究发现,岩石的渐进破裂过程受岩石的结构和构造影响,比如矿物成分、颗粒大小以及胶结情况等,另外,围压以及开挖扰动等... 岩石的压缩过程伴随着裂纹扩展,在低、中围压条件下扩展的裂纹主要受到张拉作用而产生,张拉破坏是首要的作用机制。研究发现,岩石的渐进破裂过程受岩石的结构和构造影响,比如矿物成分、颗粒大小以及胶结情况等,另外,围压以及开挖扰动等外界因素对岩石的渐进破裂过程也有重要影响。基于试验方法探讨水压对岩石渐进破坏过程的影响,首先,阐述岩石渐进破裂过程各个阶段的特征;然后,对岩石渐进破裂指标——岩石的启裂强度ci和损伤强度cd的确定方法进行总结;最后,选取细粒的石英砂岩为研究对象,通过试验研究水压对岩石渐进破坏过程的影响。试验结果表明,相同围压条件下,随着岩样两端水压的增大,岩石的ci有逐渐增大的趋势,而岩石的cd和峰值强度f逐渐变小;随着围压逐渐增大,岩石的启裂强度ci、损伤强度cd及峰值强度f均逐渐增大。 展开更多
关键词 水压 岩石渐进破裂 裂纹扩展 启裂强度 损伤强度
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岩石高边坡爆破振动局部放大效应分析 被引量:35
15
作者 付波 胡英国 +2 位作者 卢文波 陈明 严鹏 《爆破》 CSCD 北大核心 2014年第2期1-7,46,共8页
爆破振动高程放大效应是岩石高边坡爆破振动规律的研究重点之一。基于LS-DYNA的动力有限元计算,研究了岩石高边坡的爆破振动局部放大效应。结果表明:对于单层马道而言,马道外缘点和马道中点出现明显的振动放大效应,而马道内侧点和坡面... 爆破振动高程放大效应是岩石高边坡爆破振动规律的研究重点之一。基于LS-DYNA的动力有限元计算,研究了岩石高边坡的爆破振动局部放大效应。结果表明:对于单层马道而言,马道外缘点和马道中点出现明显的振动放大效应,而马道内侧点和坡面中点的爆破振动放大并不明显。分别研究了考虑岩体开挖损伤以及台阶中有夹层条件下高边坡的爆破振动局部放大效应,计算结果同样显示马道外缘点和马道中点出现明显的振动放大效应,考虑开挖损伤时近区的放大程度明显增强,而在有夹层的边坡台阶处,爆破振动放大效应更加明显。基于计算结果,分析了不同典型位置测点作为实际工程爆破监测点的利弊,建议马道内侧点为理想的爆破监测点。 展开更多
关键词 岩石高边坡 爆破振动 放大效应 测点布置
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基于FLAC^(3D)岩石应变软化模型的研究 被引量:40
16
作者 周勇 王涛 +2 位作者 吕庆 朱远乐 王翔翔 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第5期51-56,61,共7页
在岩土工程的实践中,许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性,因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了"圆形孔洞问题"这一岩土工程领域的基本问题,并对该问题基于应变... 在岩土工程的实践中,许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性,因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了"圆形孔洞问题"这一岩土工程领域的基本问题,并对该问题基于应变软化模型建立的现有理论解与FLAC3D的数值计算结果进行了对比,所得到的结果验证了FLAC3D应变软化模型在数值计算时的准确性和适用性。接着采用FLAC3D程序中的应变软化模型与理想弹塑性模型对该问题进行了计算,通过对计算结果的对比分析,认为忽略应变软化岩土材料的强度软化特性对工程是偏于危险的。最后对FLAC3D中应变软化模型的相关参数(εpi、残余系数)进行了研究。研究成果有助于研究人员更深入地理解岩石应变软化模型的力学本质。 展开更多
关键词 应变软化 孔洞扩张 FLAC3D
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基于细观拓扑结构演化的颗粒材料剪切诱导各向异性研究
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作者 曹万达 梅江洲 +3 位作者 刘嘉英 周伟 常晓林 马刚 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1646-1659,共14页
颗粒材料在剪切条件下通常呈现出显著的各向异性特征,探究其演化规律对深入理解颗粒材料的宏观力学行为具有重要意义.采用应变控制式光弹性试验装置开展颗粒材料不排水剪切试验,揭示了剪切诱导各向异性的细观拓扑结构演化规律.研究表明... 颗粒材料在剪切条件下通常呈现出显著的各向异性特征,探究其演化规律对深入理解颗粒材料的宏观力学行为具有重要意义.采用应变控制式光弹性试验装置开展颗粒材料不排水剪切试验,揭示了剪切诱导各向异性的细观拓扑结构演化规律.研究表明,组构各向异性在加载初期迅速增加,达到稳态后趋于稳定;试验结果也证实了应力-力-组构关系的有效性.通过将颗粒系统划分为强、弱接触系统,发现强接触系统的各向异性远高于弱接触系统,表明系统整体的各向异性主要由强接触系统主导.进一步分析不同尺寸的细观力环结构的各向异性和传力性能,结果表明,不同尺寸的力环对各向异性的贡献存在差异,大尺寸力环的各向异性更高,而小尺寸的力环(特别是L3力环)结构更为稳定.根据主应力水平,将力环结构划分为强力环系统和弱力环系统,L3力环参与强力环系统的比例最高,其次是L4和L5,L5+参与比例最低,表明小力环结构在抵抗变形和承担外载荷中发挥重要作用.最后对比分析了粒径分布对各向异性的影响,发现宽级配试样表现出更显著的各向异性特征. 展开更多
关键词 颗粒材料 光弹性试验 组构张量 各向异性 力环
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粒间摩擦对岩土颗粒材料三维力学行为的影响机制 被引量:14
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作者 杨舒涵 周伟 +2 位作者 马刚 刘嘉英 漆天奇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1885-1893,共9页
颗粒间摩擦是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素之一,现有研究主要集中在粒间摩擦对颗粒集合体堆积、宏观剪切强度等的影响,而其在复杂应力路径下对岩土颗粒材料的影响机制尚不明确。采用离散单元法(DEM)进行了颗粒材料的真三轴加载... 颗粒间摩擦是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素之一,现有研究主要集中在粒间摩擦对颗粒集合体堆积、宏观剪切强度等的影响,而其在复杂应力路径下对岩土颗粒材料的影响机制尚不明确。采用离散单元法(DEM)进行了颗粒材料的真三轴加载路径数值试验,通过改变颗粒间摩擦系数μ来研究粒间摩擦对颗粒材料宏观力学特性的影响。对比了4种三维强度准则,发现当0.2<μ≤0.5时,Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai准则能较好地拟合不同加载路径下的数据点。采用平均接触力将颗粒体系的接触网络划分为强、弱两个子网络,分析了强、弱接触网络的配位数分布、接触力和组构各向异性等。结果表明在峰值剪应力状态,随着颗粒间滑动摩擦系数μ的增加,强接触网络中参与形成"力链"的颗粒数目基本不变,但强接触网络中颗粒间法向接触力明显增加以及法向接触力各向异性加强,这是导致宏观抗剪强度增大的主要原因。而弱接触网络的配位数分布随μ值明显变化,其对颗粒体系剪胀程度的增加贡献显著。 展开更多
关键词 离散元 粒间摩擦 真三轴数值试验 强弱接触网络 三维强度准则 接触组构
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大型地下洞室全长黏结式岩石锚杆锚固机制研究及锚固效应分析 被引量:22
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作者 周浩 肖明 陈俊涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1503-1511,共9页
以大型地下洞室为背景,采用隐式锚杆柱单元模拟黏结式岩石锚杆,推导了杆体对围岩模型的附加刚度贡献模型。根据中性点理论,假定锚固体界面的剪切滑移模型,导出了锚杆与围岩相互作用下的荷载传递基本微分方程。基于三维弹塑性有限元增量... 以大型地下洞室为背景,采用隐式锚杆柱单元模拟黏结式岩石锚杆,推导了杆体对围岩模型的附加刚度贡献模型。根据中性点理论,假定锚固体界面的剪切滑移模型,导出了锚杆与围岩相互作用下的荷载传递基本微分方程。基于三维弹塑性有限元增量法计算的围岩离散位移,采用插值拟合获得造成锚杆变形的围岩连续位移,通过求解微分方程得到锚固体界面剪应力和轴向力分布函数。将获得的锚固体剪应力采用等效附加应力模型作用于岩体,反映了锚杆的支护效应。实例分析表明,锚杆新算法能较好地模拟锚杆支护效果。获得的锚固体受力分布特征符合中性点理论,锚固体界面剪应力分为正、负两段,锚固体轴向力分布为单峰曲线。此外,新方法的计算值与实测值较为接近。 展开更多
关键词 地下洞室 隐式锚杆 中性点理论 围岩变形 锚固效应
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完整岩石Hoek-Brown屈服准则参数m_i的经验模型 被引量:12
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作者 彭俊 荣冠 +1 位作者 王小江 周创兵 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期4617-4623,共7页
建立参数mi与围压关系的负指数经验模型,并通过多种岩石三轴压缩试验数据拟合该模型的参数并验证模型的合理性。最后对该经验模型参数的取值规律及其影响因素进行了讨论。结果表明:负指数模型较常量mi模型能够更好地拟合三轴压缩试验数... 建立参数mi与围压关系的负指数经验模型,并通过多种岩石三轴压缩试验数据拟合该模型的参数并验证模型的合理性。最后对该经验模型参数的取值规律及其影响因素进行了讨论。结果表明:负指数模型较常量mi模型能够更好地拟合三轴压缩试验数据;常量mi模型在高围压阶段拟合效果较好,但是在低围压及拉伸段拟合效果较差,而且常量mi模型往往高估岩石的单轴抗压强度及单轴抗拉强度。 展开更多
关键词 Hoek-Brown屈服准则 三轴压缩试验 材料参数mi 围压 岩石强度
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