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白龙江引水工程六盘山隧洞地应力分析及岩爆风险评估
1
作者 董志宏 蒋健 +2 位作者 张新辉 周朝 左清军 《长江科学院院报》 北大核心 2026年第1期181-190,共10页
在深埋高应力背景下进行隧洞开挖支护等地下工程时,常伴随硬岩岩爆及软岩大变形等风险。白龙江引水工程六盘山隧洞沿线整体埋深较大,围岩岩性多以砾岩、灰岩等硬岩为主,有效预测岩爆灾害是该工程前期规划工程进度和保障施工安全的重要课... 在深埋高应力背景下进行隧洞开挖支护等地下工程时,常伴随硬岩岩爆及软岩大变形等风险。白龙江引水工程六盘山隧洞沿线整体埋深较大,围岩岩性多以砾岩、灰岩等硬岩为主,有效预测岩爆灾害是该工程前期规划工程进度和保障施工安全的重要课题,对其地应力场的测试分析则是隧洞岩爆预测的重要环节。为探究白龙江引水工程六盘山隧洞沿线应力状态及岩爆发生概率,通过地质调查、深孔地应力测试、地应力场数值反演等方法对隧洞沿线应力特征进行分析,进而结合多种岩爆判据对隧洞沿线硬岩区域进行岩爆风险评估。研究结果表明:六盘山隧洞沿线以水平主应力为主,隧洞所选定的轴线方位合理,有利于隧洞围岩的稳定;但隧洞沿线应力量值受断层构造、地形地貌等影响较大,存在应力集中及分异现象,且大部分区域埋深较大,多属于中高地应力水平,具备岩爆发生条件。经多种岩爆判据计算分析可知,该隧洞硬岩高埋深区域存在较大的强岩爆风险,需要采用合适的岩爆防控措施。 展开更多
关键词 深孔地应力测试 应力场反演分析 岩爆预测 六盘山隧洞
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基于浆液浮力消散特性的盾构隧道管片上浮计算模型与验证
2
作者 王先明 王士民 +3 位作者 林志宇 钟美昀 陈鹏 陈建福 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第1期147-156,共10页
针对盾构隧道施工过程中常出现的管片上浮问题,首先通过自主研发的同步注浆浮力测试装置,揭示了典型单、双液浆净浮力随时间的变化规律,并采用ExpDec2模型建立净浮力-时间的通用数学表达式。随后综合考虑浆液浮力消散特性、管片自重、... 针对盾构隧道施工过程中常出现的管片上浮问题,首先通过自主研发的同步注浆浮力测试装置,揭示了典型单、双液浆净浮力随时间的变化规律,并采用ExpDec2模型建立净浮力-时间的通用数学表达式。随后综合考虑浆液浮力消散特性、管片自重、盾构推力、地层荷载以及盾尾约束,通过有限元软件ABAQUS建立盾构隧道管片上浮计算模型,探明了典型单、双液同步注浆作用下管片衬砌结构的上浮变形规律,并结合工程实测数据验证了数值计算的合理性。研究结果表明:①同步注浆浆液净浮力随时间的变化可分为缓慢降低的直线段Ⅰ和快速降低曲线段Ⅱ两个阶段,且净浮力降至零时浆液仍处于流塑状态,远未达终凝时间;②建立的管片-注浆层计算模型能够揭示被逐渐胶凝浆液所包裹的管片上浮特性,与实测数据基本一致,可为类似工程管片上浮设计提供依据;③与单液浆相比,双液浆浮力消散时间和物理终凝时间均非常短,从而能够快速腔固管片而大大抑制管片上浮,由此若实际工程管片上浮严重,建议选取胶凝时间快、早期强度高的同步注浆浆液。 展开更多
关键词 盾构隧道 同步注浆 浆液浮力消散 管片上浮 计算模型与验证
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岩石正交裂隙内浆液驱替动水机制研究
3
作者 李博 唐敏 +3 位作者 刘蓉蓉 谢雨施 邹良超 石振明 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期337-348,共12页
裂隙是岩体内渗流的首要通道,裂隙岩体内的注浆封堵是一个由裂隙网络内浆液-水两相驱替控制的过程。鉴于裂隙网络由诸多交叉裂隙连接构成,研究浆液在交叉裂隙内的驱替机制对裂隙岩体工程注浆设计具有重要意义。采用三维重构技术,建立3D... 裂隙是岩体内渗流的首要通道,裂隙岩体内的注浆封堵是一个由裂隙网络内浆液-水两相驱替控制的过程。鉴于裂隙网络由诸多交叉裂隙连接构成,研究浆液在交叉裂隙内的驱替机制对裂隙岩体工程注浆设计具有重要意义。采用三维重构技术,建立3D打印的透明粗糙正交裂隙模型并开展室内注浆可视化试验,观测注浆过程中浆-水竞争渗流规律及界面演化特征;基于COMSOL Multiphysics软件建立正交裂隙注浆数值模型,通过试验和数值结果对比验证模型,进而研究不同浆-水流速比、进出口组合等因素对浆-水驱替过程的影响。结果表明:动水条件下注浆开始后注浆压力随时间呈非线性增大,浆液首先沿优势渗流通道驱替水,在完成主要动水驱替后压力趋于稳定;交叉口处串流混合越充分,出口端的浆液体积分数越接近;优势渗流通道越显著,浆液的驱替效果越好;裂隙表面粗糙度显著影响注浆压力,采用传统的平行平板模型将低估注浆压力达30%以上。 展开更多
关键词 交叉裂隙 注浆 Herschel-Bulkley模型 动水 驱替
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松辽盆地干热岩热储水力压裂参数敏感性分析
4
作者 张延军 孙铭浩 +1 位作者 于子望 刘玉龙 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期88-94,共7页
水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值... 水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值模拟结果相比室内试验结果的误差为2.6%,说明该模型用来研究水力压裂是准确可靠的;通过极差分析法对各参数进行敏感性分析可知,对裂缝宽度影响最大的因素是岩石弹性模量,压裂液排量的影响程度最小;对起裂压力影响最大的因素为水平应力差异系数,岩石弹性模量的影响程度最小。研究结果可以为松辽盆地干热岩储层水力压裂施工提供一定的指导。 展开更多
关键词 干热岩 水力压裂 数值模拟 敏感性分析 有限元
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高温条件下北山花岗岩细观结构演化试验研究
5
作者 吴云 王嘉敏 +4 位作者 黄震 蔚立元 胡李华 刘江峰 王迎超 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第1期196-205,共10页
理解高温条件下花岗岩微观结构和力学性质的演变规律,对于核废料安全处置、深部地热开采及隧道火灾修复等涉及的岩石工程稳定性评价问题具有重要的意义。为定量研究温度对花岗岩孔隙结构的影响,采用CT扫描和偏光显微镜分析热损伤花岗岩... 理解高温条件下花岗岩微观结构和力学性质的演变规律,对于核废料安全处置、深部地热开采及隧道火灾修复等涉及的岩石工程稳定性评价问题具有重要的意义。为定量研究温度对花岗岩孔隙结构的影响,采用CT扫描和偏光显微镜分析热损伤花岗岩的裂隙演化、孔隙度、孔径分布等微观结构特征。研究结果表明:随着温度升高,花岗岩单轴抗压强度和弹性模量逐渐降低,500℃之后花岗岩的单轴抗压强度显著降低;高温可使花岗岩孔裂隙更为发育,孔隙连通性增强;高温作用后花岗岩的力学性质劣化与其孔隙结构的变化紧密相关,花岗岩的力学强度随孔隙度增大而降低;高温下花岗岩经历水分蒸发、矿物氧化、化学键断裂等物理化学过程,可在矿物颗粒产生晶界裂纹、晶内裂纹和穿晶裂纹等缺陷,石英相变后引起的岩石结构损伤尤为显著。 展开更多
关键词 岩石力学 热损伤 细观结构 孔隙度 分形维数
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冻融环境下岩堆体细宏观损伤演化模型研究
6
作者 陈志敏 张政 +3 位作者 易明炀 孙勇 李开哲 张溢博 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期198-208,共11页
冻融损伤是寒区工程研究的关键问题。岩堆体是一种特殊岩土混合体,为更好地了解寒区岩堆体的力学性质和冻融侵蚀引起的细观损伤,开展了不同冻融条件及不同含水率作用下岩堆体的三轴压缩试验。提出孔隙损伤增量模型,利用颗粒(孔隙)及裂... 冻融损伤是寒区工程研究的关键问题。岩堆体是一种特殊岩土混合体,为更好地了解寒区岩堆体的力学性质和冻融侵蚀引起的细观损伤,开展了不同冻融条件及不同含水率作用下岩堆体的三轴压缩试验。提出孔隙损伤增量模型,利用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(particles(pores)and cracks anlysis system,简称PCAS)深入研究冻融过程中孔隙结构的变化趋势。以孔隙度分形维数为核心,建立冻融-损伤模型系统地分析冻融循环次数对岩堆体损伤的关系。结合材料的细观与宏观参数变化趋势,验证模型合理性及全面揭示岩堆体在冻融作用下的损伤模型。结果表明:(1)在冻融循环过程中细观损伤对宏观强度的影响显著,孔隙损伤增量增加导致应力峰值下降,两者呈负相关;(2)岩堆体的峰值应力随着冻融循环次数的增加而降低,且降低幅度在冻融循环次数为4次前逐渐增大,随后幅度逐渐减小;(3)利用孔隙度分形维数建立的孔隙增量模型,从细观层面有效地验证了岩堆体的冻融损伤是随着冻融损伤次数的增加而增加,该模型的参数数据与实测数据高度一致,且相比传统模型计算更简便。 展开更多
关键词 岩堆体 细宏观 孔隙损伤增量模型 分形维数 冻融损伤
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注浆影响下隧道渗流场及最小覆土厚度修正研究
7
作者 贾宝新 袁庆雷 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期255-266,共12页
隧道最小覆土厚度是水下隧道施工中的关键参数。为了计算考虑注浆影响的隧道最小覆土厚度,基于镜像法和渗流力学理论,推导了水下隧道渗流场在注浆影响下的解析解,并结合日本最小渗流法对隧道最小覆土厚度的计算进行修正。通过公式退化... 隧道最小覆土厚度是水下隧道施工中的关键参数。为了计算考虑注浆影响的隧道最小覆土厚度,基于镜像法和渗流力学理论,推导了水下隧道渗流场在注浆影响下的解析解,并结合日本最小渗流法对隧道最小覆土厚度的计算进行修正。通过公式退化和室内相似模拟试验,验证了理论解析解的正确性。基于此解,探讨了注浆相对渗透系数、注浆范围、水深等参数对解的影响。研究表明:在不同埋深比条件下,衬砌外水压力随水深增加呈线性增长;埋深比越小,水深变化对衬砌外水压力的敏感性越高;提高注浆圈的抗渗性比单纯增大其注浆范围更能有效降低隧道渗流量,特别是在1~3 m注浆范围内控制效果尤为显著;未实施注浆时,隧道覆土厚度对水深变化更为敏感,提升注浆材料抗渗性可有效减少水深的影响;对于高风险隧道,建议采用高抗渗性注浆材料,注浆厚度可扩展至5 m以上。而常规工程中,1~3 m的注浆范围为优选,以实现安全性与成本的平衡。 展开更多
关键词 隧道工程 渗流场 覆土厚度 注浆圈 室内模型试验
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红层泥岩单轴膨胀力测试方法改进
8
作者 郭永春 朱元昊 +4 位作者 杨小奇 刘本华 杨颋 彭明亮 曾琳沣 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期124-132,共9页
为解决现有岩石单轴膨胀力测试装置中岩石试样和标准套环之间空隙过大的问题,提出了用开口套环替代标准套环,先放样后加载的试样安装方法,使岩石试样与开口套环壁紧密接触,改进了现有单轴膨胀力试验方法。选取四川地区典型的红层泥岩(... 为解决现有岩石单轴膨胀力测试装置中岩石试样和标准套环之间空隙过大的问题,提出了用开口套环替代标准套环,先放样后加载的试样安装方法,使岩石试样与开口套环壁紧密接触,改进了现有单轴膨胀力试验方法。选取四川地区典型的红层泥岩(原状样和重塑样)进行了开口套环和标准套环单轴膨胀力对比试验。试验结果表明,原状样开口套环的单轴膨胀力(214.0 kPa)是标准套环(149.6 kPa)的1.44倍,重塑样开口套环的单轴膨胀力(159.2 kPa)是标准套环(125.8 kPa)的1.27倍,说明开口套环单轴膨胀力测试结果大于标准套环测试结果。主要研究结论如下:(1)改进设计的开口套环和安装方法是合理有效的,提高了测试结果的精度,使岩石单轴膨胀力测试装置和方法更加完善;(2)开口套环的适用范围较宽,适用于不同膨胀岩(泥岩、泥质粉砂岩、硬石膏岩和泥灰岩)和不同膨胀等级(弱、中和强)的测试要求。使用改进后的试验方法与装置,使岩石单轴膨胀力测试结果更精确,能为工程建设提供更加合理的膨胀参数。 展开更多
关键词 单轴膨胀力 开口套环 膨胀岩 泥岩 红层
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深厚软土地基桥墩偏位分析评估及加固方案研究
9
作者 宋重阳 付星燃 高洪波 《建筑技术》 2026年第2期153-158,共6页
聚焦某高架桥出现桥墩偏位、墩柱倾斜及柱底规律性水平裂缝的病害问题,结合深厚软土地基工程特性,系统剖析病害成因,创新性地提出基于桥墩偏位量反演计算桥墩内力的评估方法,精准计算墩柱与桩基承载力不足时的临界桥墩偏位量。运用PST... 聚焦某高架桥出现桥墩偏位、墩柱倾斜及柱底规律性水平裂缝的病害问题,结合深厚软土地基工程特性,系统剖析病害成因,创新性地提出基于桥墩偏位量反演计算桥墩内力的评估方法,精准计算墩柱与桩基承载力不足时的临界桥墩偏位量。运用PST法、跨孔弹性波CT法两种既有桩基无损检测技术,对偏位显著的桩基开展无损检测,通过检测结果验证桥墩偏位病害分析评估的科学性与准确性。针对软土地基桥墩病害特征,提出增补桩基结合墩柱外包钢套筒的桥墩被动加固方案,通过建立力学计算模型,在相同水平土压力工况下,对比加固前后桥墩偏位量及内力变化,结果显示:加固后桥墩偏移量与内力降幅达47%~59%,各项验算指标均符合规范要求,该加固处治方案在控制桥墩偏位、提升结构安全性方面效果显著。 展开更多
关键词 软土地基 桥墩偏位 反演计算 临界偏位量 桩基无损检测 桥墩被动加固
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干湿循环下全风化花岗岩抗剪强度特性分析
10
作者 刘昱惠 邹虎金 +3 位作者 李文阳 邱博 崔文杰 郭鸿 《安徽建筑》 2026年第1期126-128,共3页
文章以秦巴山地全风化花岗岩为分析对象,通过室内干湿循环试验模拟陕南地区季节性气候特征,对不同干湿循环次数的土样开展小直剪试验,分析了秦巴山地全风化花岗岩土样经过多次干湿循环作用后土体抗剪强度的变化规律。试验结果表明:随着... 文章以秦巴山地全风化花岗岩为分析对象,通过室内干湿循环试验模拟陕南地区季节性气候特征,对不同干湿循环次数的土样开展小直剪试验,分析了秦巴山地全风化花岗岩土样经过多次干湿循环作用后土体抗剪强度的变化规律。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,全风化花岗岩的黏聚力与内摩擦角均不断减小,土体的抗剪强度不断衰退。文章通过分析不同环境下全风化花岗岩强度性能变化规律,以期为秦巴山区全风化花岗岩地区边坡失稳治理及防护提供新的思路。 展开更多
关键词 全风化花岗岩 抗剪强度 干湿循环 直剪试验
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高温后花岗岩三轴压缩条件下力学特性试验研究
11
作者 朱振南 梁缘 +9 位作者 解经宇 乔伟 杨圣奇 杨现禹 黄彦华 张雨 范浩 田红 蒋国盛 陈劲 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第1期33-44,共12页
随着高温岩体工程的进一步发展,需要准确揭示高温和高压条件对储层岩石物理力学变化影响机理,来分析高温岩体工程储层稳定性,提高资源开采效率。基于此,通过对高温后(20~600℃)的花岗岩进行不同围压作用下的常规三轴压缩试验,分析了不... 随着高温岩体工程的进一步发展,需要准确揭示高温和高压条件对储层岩石物理力学变化影响机理,来分析高温岩体工程储层稳定性,提高资源开采效率。基于此,通过对高温后(20~600℃)的花岗岩进行不同围压作用下的常规三轴压缩试验,分析了不同围压下高温后花岗岩试样常规三轴压缩全应力-应变关系,探讨了温度、围压对花岗岩的强度和变形特征及破坏形式的影响,同时结合高温后花岗岩偏光显微镜图像,从细观上揭示了高温后花岗岩力学特征变化的机制。研究结果表明:①高温后花岗岩三轴抗压强度和弹性模量皆随温度的升高而逐渐降低,随围压的升高而增大。与常温条件下相比,600℃时单轴抗压强度和弹性模量分别降低了56.47%,54.63%,而60 MPa条件下,三轴抗压强度和弹性模量仅降低了41.04%,33.51%。高温对花岗岩体积应变的膨胀有很大影响,温度越高,试样体积膨胀的越明显,且高温后花岗岩黏聚力和内摩擦角皆随温度的升高而降低;②温度大于400℃时,花岗岩强度和变形参数降低幅度呈现突然增大的趋势,且微裂纹的密度和平均宽度总体上也有突然增大的趋势,单轴压缩条件下破坏形态也由轴向劈裂破坏向剪切破坏过渡,花岗岩强度和变形参数及破坏形式变化的阈值温度应大于400℃;③裂纹面积φ_(s)和平均裂纹宽度W_(a)皆随温度的升高而逐渐增大,400℃时,φ_(s)和W_(a)增加到1.52%和7.30 μm,随着温度升高到600℃时,φ_(s)和W_(a)进一步升高到3.67%和11.00 μm,与力学与变形参数随温度逐渐减小的趋势相对应,岩石内部水分子逸出、矿物晶体膨胀系数的差异及矿物晶体物理变化导致花岗岩试样内部晶间和晶内微裂纹逐渐萌生、扩展和交汇成裂纹网络,导致高温后花岗岩力学特性的变化。通过宏观和细观试验结果相结合揭示了高温和高压条件下储层花岗岩物理力学变化机理,为涉及高温岩体工程开发的相关计算与数值模拟提供理论支撑。 展开更多
关键词 高温花岗岩 三轴压缩 力学特性 偏光显微镜 矿物晶体膨胀
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基于摄影测量的光伏地基岩体结构特征分析
12
作者 耿召志 肖钢 刘应兴 《四川建材》 2026年第1期81-84,共4页
在山区修建光伏电站,当光伏支架基础位于碎裂岩体之上时,破碎的岩体结构面是基础稳定性的重要影响因素,快速、准确地获取此类岩体结构面的特征是保障支架基础稳定性的前提。某山区光伏电站地基岩体为泥质粉砂岩,文章将摄影测量方法引入... 在山区修建光伏电站,当光伏支架基础位于碎裂岩体之上时,破碎的岩体结构面是基础稳定性的重要影响因素,快速、准确地获取此类岩体结构面的特征是保障支架基础稳定性的前提。某山区光伏电站地基岩体为泥质粉砂岩,文章将摄影测量方法引入碎裂泥质粉砂岩光伏地基结构特征识别,并提出迹线拟合与修正的操作流程;通过与人工调查对比,给出误差定量化分析,明确表明了方法的适用性。结果表明,相对于常用的人工识别方法,此方法能快速、准确与安全地捕捉岩体二维结构面迹线的角度、间距和长度特征,尤其在处理碎裂结构岩体时具有更加显著的优势。 展开更多
关键词 摄影测量 结构面识别 岩体结构 碎裂岩体
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峰前循环剪切作用下岩体结构面剪切力学性质研究
13
作者 解佩瑶 陈卫忠 +5 位作者 赵武胜 周帅 秦长坤 李翔 蒋华 何树江 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期115-129,139,共16页
岩体赋存结构面在受到地震等动力扰动时可能会发生损伤和破坏,其在峰前循环剪切作用下的力学响应对于地下工程动力灾害防控具有重要意义。当前研究多聚焦相似材料而非岩石基质,加载特征多考虑往复而忽视赋存地应力,循环阶段结构面力学... 岩体赋存结构面在受到地震等动力扰动时可能会发生损伤和破坏,其在峰前循环剪切作用下的力学响应对于地下工程动力灾害防控具有重要意义。当前研究多聚焦相似材料而非岩石基质,加载特征多考虑往复而忽视赋存地应力,循环阶段结构面力学特征演化规律仍不清晰。通过巴西劈裂试验获取天然粗糙结构面,并基于3D扫描与雕刻技术批量重构具有天然形貌特征的岩样,开展了峰前循环荷载作用下粗糙结构面的响应研究,分析了法向应力、加载频率、静载幅值及动载幅值对结构面力学特性的影响规律,主要包括峰值强度、累积位移和滞回环平均刚度、阻尼比等指标。采用随机森林方法确定4类因素对结构面力学性质影响。试验结果表明:随着循环次数增加,结构面局部应变增大,应变局部化区域由低应变带状分布变为高应变离散分布,累积位移和平均刚度增加,阻尼比减少。随着法向压力和加载频率增加,累积位移降低、平均刚度和阻尼升高;随着动载幅值增加,累积位移和平均刚度降低,阻尼比升高;随着静载幅值增加,累积位移和平均刚度升高,阻尼比降低,法向应力、加载频率、动载幅值和静载幅值对力学性质参数的影响逐渐降低。研究结果为地下工程岩体结构面动力稳定性评估及灾害防控提供了数据基础。 展开更多
关键词 岩体结构面 峰前循环剪切 数字图像相关法(DIC) 滞回环 随机森林
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钻锚一体化锚杆随钻测量岩石强度试验研究 被引量：2
14
作者 姜鹏飞 张炜 +5 位作者 陈志良 王子越 罗超 郭吉昌 刘畅 孙洋 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期63-81,共19页
岩石单轴抗压强度是评估岩石力学性质的重要参数,实时、准确地获取锚杆钻进过程中的岩石单轴抗压强度对于指导巷道顶板支护设计、锚固作业具有重要意义。基于钻锚一体化锚杆和钻臂搭建了钻锚一体化锚杆随钻感知试验系统,试验系统可实时... 岩石单轴抗压强度是评估岩石力学性质的重要参数,实时、准确地获取锚杆钻进过程中的岩石单轴抗压强度对于指导巷道顶板支护设计、锚固作业具有重要意义。基于钻锚一体化锚杆和钻臂搭建了钻锚一体化锚杆随钻感知试验系统,试验系统可实时监测液压系统的液压缸、液压马达及钻箱位移等参数。通过对各参数特性、单一参数及组合参数随岩石强度变化的关系进行分析,获得钻进单位体积岩石时液压缸、液压马达及系统所做总功与岩石强度的关系,并对比了各参数的优劣性。研究结果表明:液压系统单一参数及组合参数与岩石单轴抗压强度有一定的相关性,部分参数相关性系数较高,液压缸进油端、回油端拟合函数相关性系数分别为0.840 8和0.849 7;钻箱钻进速度随试样单轴抗压强度变化的拟合函数相关性系数最高,为0.953 3;其次是液压马达做功、系统总功以及液压缸做功,分别为0.921 5、0.895 0和0.855 2。液压缸回油端压力拟合函数效果最好,误差率为14.33%,小于15%;其次是钻箱钻进速度,误差率为16.12%,小于20%;钻进系统所做总功、液压马达做功、液压缸做功误差率分别为20.73%、21.79%和23.78%,均小于25%,预测效果较好。液压马达做功系统做功占主要部分,平均占比99.22%,随着岩石强度的增加,液压马达做功占系统总功逐渐下降。总体来看,液压缸进油端压力、回油端压力、钻箱钻进速度、液压马达做功、系统总功及液压缸做功随试样单轴抗压强度变化的拟合函数相关性系数较高。研究结果为钻锚一体化快速掘进、巷道围岩稳定性评估、锚杆支护方案优化等提供了依据。 展开更多
关键词 巷道支护 快速掘进 钻锚一体化 随钻测量 单轴抗压强度
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应力-渗流-溶蚀耦合作用下三维岩石裂隙渗透特性数值计算研究 被引量：2
15
作者 申林方 吕倩文 +3 位作者 刘文连 张家明 杨鸿忠 李泽 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期428-437,共10页
基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表... 基于格子Boltzmann方法采用双分布函数分别模拟渗流速度场与溶质浓度场的演化过程,建立了三维岩石裂隙应力-渗流-溶蚀耦合作用机制的数值计算模型,并讨论了渗流流速、法向应力、溶蚀反应速率等因素对裂隙渗透特性演化规律的影响。结果表明:在渗流流速较低时,壁面溶蚀出来的离子得不到及时输运,使得出口处浓度较高溶蚀速度慢,裂隙结构呈“喇叭口”状。增大法向应力会减小裂隙开度,减慢溶质的运移速率,使得裂隙出口处的溶蚀速率显著降低,从而限制了其渗透率的发展。当壁面溶蚀反应速率较小时,裂隙渗透率呈持续缓慢增长的状态;随着溶蚀反应速率增加,出口处的溶蚀量会明显小于入口处,导致出口处壁面发生显著溶蚀之前,裂隙渗透率发展缓慢,此后渗透率便呈急速突变增长趋势。研究成果能够为酸蚀作用下岩石裂隙渗透能力的定量评价提供重要理论支撑。 展开更多
关键词 岩石裂隙 应力-渗流-溶蚀耦合 渗透特性 格子BOLTZMANN方法 数值计算
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深埋软岩隧道上中台阶开挖锁脚锚管倾角优化研究 被引量：1
16
作者 邓祥辉 贺海龙 +3 位作者 王睿 张轩 赵帮轩 丁潇 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1152-1161,共10页
软岩隧道初期支护中,钢架+锁脚锚管联合支护是一种有效控制隧道围岩变形且经济的支护措施。其中,锁脚锚管的打设角度是影响其支护效果的重要参数。在已有的上台阶开挖后钢架+锁脚锚管力学解析模型基础上,推导了上中台阶开挖后钢架+锁脚... 软岩隧道初期支护中,钢架+锁脚锚管联合支护是一种有效控制隧道围岩变形且经济的支护措施。其中,锁脚锚管的打设角度是影响其支护效果的重要参数。在已有的上台阶开挖后钢架+锁脚锚管力学解析模型基础上,推导了上中台阶开挖后钢架+锁脚锚管力学解析模型,以此求出上中台阶开挖后锁脚锚管打设角度和钢架拱顶沉降的理论计算式。同时,基于竖向围岩压力实测分析,通过所求出的上中台阶开挖后锁脚锚管打设角度与钢架拱顶沉降的关系式,并以中河隧道为工程依托确定上中台阶开挖后锁脚锚管的最优打设角度。结果表明:建立的上中台阶开挖后钢架+锁脚锚管力学模型分析得到的隧道拱顶沉降与现场实测值基本吻合;根据钢架拱顶沉降理论公式分析得出隧道中台阶锁脚锚管最优打设角度为60°~70°。本文的研究成果可为深埋隧道分台阶开挖锁脚锚管的倾角优化设计提供理论依据。 展开更多
关键词 软岩隧道 锁脚锚管 上中台阶 力学模型 打设角度
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单轴压缩下裂隙砂岩宏细观损伤破坏特性的试验研究 被引量：1
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作者 胡千庭 余长君 +4 位作者 李全贵 钱亚楠 凌发平 刘荣辉 李文禧 《实验力学》 北大核心 2025年第1期49-60,共12页
裂隙岩体影响岩土工程稳定性,开展裂隙岩体研究具有重要工程意义。本文首先在砂岩试样上设置不同角度的单一裂隙,采用室内单轴压缩试验从宏观角度研究了裂隙砂岩损伤破坏特性。结果表明:随着裂隙倾角α的增加,试样峰值强度和弹性模量均... 裂隙岩体影响岩土工程稳定性,开展裂隙岩体研究具有重要工程意义。本文首先在砂岩试样上设置不同角度的单一裂隙,采用室内单轴压缩试验从宏观角度研究了裂隙砂岩损伤破坏特性。结果表明:随着裂隙倾角α的增加,试样峰值强度和弹性模量均值逐渐增大,预制裂隙对试样力学性质的削弱作用减弱;预制裂隙降低了试样声发射事件的活跃水平,声发射事件在α为90°时最为活跃;声发射能量幂律分布指数随着α增加,呈现先增后减再增的“N”形变化趋势。其次利用颗粒流分析软件(Particle Flow Code,PFC^(2D))建立裂隙岩体数值模型,从细观角度揭示了裂隙砂岩破坏过程微裂纹扩展规律和损伤演化过程。数值模拟研究表明,试样加载过程中总裂纹和剪裂纹数量随着α增加呈增大趋势,而拉裂纹数量持续增加,试样破坏以剪切破坏为主;裂隙试样细观损伤演化过程中,细观微裂纹最先由预制裂隙尖端处萌生,然后扩展贯通至试样上下两端,细观损伤演化过程中的微裂纹数量呈带状分布,裂纹热点分布形式与室内试验宏观裂纹扩展模式基本一致。 展开更多
关键词 裂隙砂岩 单轴压缩 PFC2D数值模拟 力学性质 声发射 细观损伤
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开采扰动影响下巷道围岩损伤与渗透特性演化规律研究
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作者 杨云钦 韩立军 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期101-114,共14页
地下煤矿的开采会引起采掘工作面前方岩体应力状态的变化,进而导致岩体损伤,形成地下水渗流通道,并引起突水、围岩垮落等灾害。针对这一情况,为模拟开采扰动下不同区域岩体的应力状态,设计3种应力加载路径进行三轴压缩试验:常规三轴压缩... 地下煤矿的开采会引起采掘工作面前方岩体应力状态的变化,进而导致岩体损伤,形成地下水渗流通道,并引起突水、围岩垮落等灾害。针对这一情况,为模拟开采扰动下不同区域岩体的应力状态,设计3种应力加载路径进行三轴压缩试验:常规三轴压缩(conventional triaxial compression test,简称CTCT)、增轴压卸围压(loading axial pressure and unloading lateral pressure test,简称IUT)、恒轴压卸围压(keeping axial pressure and unloading lateral pressure test,简称KUT),并设计了两种加载方式的蠕变试验:梯级加载蠕变试验以及卸围压蠕变试验,研究岩体损伤与渗透特性演化规律及其时效性机制,并通过理论分析表征蠕变过程与蠕变卸载过程中灰岩的损伤。结果表明:(1)不同的应力路径下灰岩表现出的屈服特性、渗透率等力学与渗透性能存在显著差异,但破坏形式均以剪切破坏为主;(2)随着围压水平的提高,渗透率增长速率最大值所对应的应力路径分别为:常规三轴加载、增轴压卸围压、恒轴压卸围压,这表明灰岩的渗透性能演化规律与地应力水平以及应力状态密切相关;(3)损伤主要发生于轴向加载以及围压卸载过程中,在卸围压的加载方式下,灰岩损伤累计与破坏的速率高于常规加载路径;(4)改进了西原模型并成功验证了其可靠性。研究成果可为巷道、隧道等地下工程施工稳定性研究提供参考。 展开更多
关键词 开采扰动 损伤 力学特性 渗透特性 演化规律
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干湿循环下节理砂岩三轴压缩损伤破坏能量演化机制 被引量：1
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作者 张亮 王桂林 +3 位作者 任建喜 孙帆 王润秋 刘勃龙 《地球科学》 北大核心 2025年第1期269-285,共17页
为探寻干湿循环下节理砂岩损伤破坏能量耗散机理,基于室内三轴压缩试验和岩石能量耗散理论,研究干湿循环下节理砂岩变形破坏过程中各能量指标转换规律和损伤破坏的能量驱动机制.研究发现轴向压力产生能量U1与弹性应变能Ue随着干湿循环... 为探寻干湿循环下节理砂岩损伤破坏能量耗散机理,基于室内三轴压缩试验和岩石能量耗散理论,研究干湿循环下节理砂岩变形破坏过程中各能量指标转换规律和损伤破坏的能量驱动机制.研究发现轴向压力产生能量U1与弹性应变能Ue随着干湿循环次数增大逐渐减小,完整岩样和节理岩样分别呈对数递减和线性递减规律;依据耗散能演化规律将砂岩受荷能量损伤演化分为初始损伤、稳定损伤、损伤平稳、加速损伤及损伤破坏5个阶段;随着围压的增大,峰值点处能量U1和Ue呈线性增大趋势,而围压消耗能量U3和静水压力吸收能量U0分别呈负线性和正线性增大趋势;干湿损伤造成岩样内部微裂纹扩展的最低活化能降低,岩样储存弹性应变能能力弱化,这是造成干湿循环下节理砂岩强度弱化的本质原因. 展开更多
关键词 干湿循环 节理砂岩 能量演化 三轴压缩 弹性应变能 工程地质学
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循环荷载作用下石灰岩动态力学响应特征与损伤演化机制 被引量：1
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作者 雷小磊 汪海波 +2 位作者 段继超 王梦想 吕闹 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期30-40,57,共12页
为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建... 为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建动载损伤演化模型,并利用ANSYS/LSDYNA软件对石灰岩开展循环爆破数值模拟。结果显示,单次冲击作用下,冲击气压升高导致石灰岩峰值应力增大、屈服应变增加;循环冲击作用下,随着冲击气压从0.15 MPa升至0.30 MPa,试件破裂所需冲击次数逐渐减少,由13次减至3次;随着冲击次数增加,试件屈服应变增大,弹性模量、峰值应力降低,累积损伤近1时发生破坏;爆破次数增加,模型炮孔周边的粉碎区域扩大,主裂纹持续扩展,损伤不断累积。本研究定义的损伤变量实现了对循环冲击荷载作用下累积损伤演化全过程完整统一的描述,建立的爆破荷载作用下岩石损伤表达式有效揭示了单次爆破过程中岩石损伤分布特性,符合工程爆破理论体系,能够为工程爆破作业提供重要参考。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 循环冲击 数值模拟 循环爆破 累积损伤
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