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内置裂隙几何特征对类岩试样力学特性影响试验研究
1
作者 蒋力帅 吴琦 +3 位作者 高明涛 杨一鸣 吴朝磊 李皓哲 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期12-25,共14页
深部巷道围岩力学性质软弱,赋存大量尺寸不一、形态复杂的内置裂隙,严重影响着围岩的力学性质。为探究内置裂隙的开度、直径及形状对岩体强度破坏特性的影响,利用砂型3D打印技术制备了含不同几何特征内置裂隙的类岩试样,对其开展单轴压... 深部巷道围岩力学性质软弱,赋存大量尺寸不一、形态复杂的内置裂隙,严重影响着围岩的力学性质。为探究内置裂隙的开度、直径及形状对岩体强度破坏特性的影响,利用砂型3D打印技术制备了含不同几何特征内置裂隙的类岩试样,对其开展单轴压缩试验,并结合声发射监测技术,对比分析不同几何特征下类岩试样的响应规律。研究结果表明:内置裂隙可显著改变试样强度、破坏特性及声发射特性;裂隙直径对单轴抗压强度影响最显著,裂隙直径大的试样强度低于裂隙直径小的试样;裂隙形状与裂隙直径对破坏特性影响明显,直径40 mm矩形裂隙试样会出现一段应力“平台期”,且该阶段内振铃计数水平持续较高。 展开更多
关键词 内置裂隙 砂型3D打印 裂隙几何特征 强度破坏特性 声发射特性
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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
2
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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西部地区侏罗系岩层钻井法凿井铣齿滚刀破岩力计算模型
3
作者 程桦 王晓云 +3 位作者 姚直书 朱建 荣传新 付新鹏 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第3期642-654,共13页
针对中国西部地区侏罗系岩层钻井法凿井滚刀磨损严重、破岩效率低下问题,以该工法常用的铣齿滚刀为研究对象,阐明了滚刀与岩石的接触行为,分析了单圈、单排刀齿的破岩模式,推导了垂直力和滚动力计算公式,建立了三刀齿铣齿滚刀破岩力计... 针对中国西部地区侏罗系岩层钻井法凿井滚刀磨损严重、破岩效率低下问题,以该工法常用的铣齿滚刀为研究对象,阐明了滚刀与岩石的接触行为,分析了单圈、单排刀齿的破岩模式,推导了垂直力和滚动力计算公式,建立了三刀齿铣齿滚刀破岩力计算模型;采用数值模拟方法获得了界定破岩模式的临界贯入度,并通过旋转破岩试验验证了破岩力计算模型的合理性;最后,探讨了贯入度、滚刀转速、刀身参数等主要因素对破岩力的影响规律。研究表明,铣齿滚刀单圈刀齿破岩模式可分为递进式破岩和非递进式破岩,单排刀齿破岩模式可分为刀齿协同破岩和刀齿非协同破岩;当h≥5.33mm时,前后排刀齿为递进式破岩;当h≥3.06mm时,同排刀齿为协同破岩;垂直力和滚动力均与贯入度、滚刀转速、刀齿刀刃长度呈正相关关系,减小排间距、齿间距可分别减小递进式破岩、刀齿协同破岩的临界贯入度。研究成果可为西部侏罗系岩层钻井法凿井破岩刀具设计优化,以及类似条件机械破岩机理研究提供有益参考。 展开更多
关键词 钻井法凿井 铣齿滚刀 破岩力计算模型 贯入度 破岩试验
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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
4
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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干湿循环作用下卸荷损伤泥岩劣化机理研究
5
作者 赵二平 魏宇航 +3 位作者 车德龙 蒋尚家 章涵 李建林 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第1期173-179,共7页
干湿循环作用下开挖卸荷损伤区内泥岩强度劣化是导致泥岩地区边坡、地基失稳的主要原因。选取巴东地区泥岩为研究对象,通过三轴加卸荷试验、核磁共振分析测试,研究了干湿循环作用下卸荷损伤泥岩宏观力学特性与细观孔隙结构演化规律,揭... 干湿循环作用下开挖卸荷损伤区内泥岩强度劣化是导致泥岩地区边坡、地基失稳的主要原因。选取巴东地区泥岩为研究对象,通过三轴加卸荷试验、核磁共振分析测试,研究了干湿循环作用下卸荷损伤泥岩宏观力学特性与细观孔隙结构演化规律,揭示了干湿循环作用下卸荷损伤泥岩劣化机理。结果表明,干湿循环作用下卸荷损伤岩样内部孔隙度增加,但增加速度逐渐变小,干湿循环对泥岩细观结构的影响效果逐渐减弱;干湿循环过程中,岩样内部孔隙分布呈现小孔隙、中孔隙逐渐向大孔隙转变的演化特征;随干湿循环作用次数的增加,岩样强度、弹性模量逐渐降低,岩样破坏时裂纹逐渐增多,劣化特征显著;建立的泥岩细观结构损伤度、宏观力学劣化度、干湿循环次数之间关系,可实现宏细观参数之间的相互印证与预测;卸荷作用下泥岩内部产生裂隙,水沿裂隙进入泥岩内部后,黏土矿物颗粒吸水膨胀、崩解,反复干湿循环作用下泥岩结构体系破坏,是导致泥岩力学性质降低的本质原因。 展开更多
关键词 干湿循环 卸荷损伤 细观结构损伤度 宏观力学劣化度 劣化机理
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不同岩体交叉裂隙结构下滴状流的分流机理研究
6
作者 郭涛 李富春 +1 位作者 陈彦州 李华仙 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第3期619-631,共13页
岩土体中存在由大量天然裂隙组成的复杂且庞大的裂隙结构,地表积水沿裂隙下渗将引起岩土体力学性质改变。由于交叉裂隙对于非饱和裂隙结构渗流起重要控制作用,采用相场方法模拟两相界面,对不同几何结构的交叉裂隙中滴状流进行了计算。... 岩土体中存在由大量天然裂隙组成的复杂且庞大的裂隙结构,地表积水沿裂隙下渗将引起岩土体力学性质改变。由于交叉裂隙对于非饱和裂隙结构渗流起重要控制作用,采用相场方法模拟两相界面,对不同几何结构的交叉裂隙中滴状流进行了计算。探讨了交叉裂隙的几何结构(开度比、倾斜角、裂隙夹角等)对于液滴在裂隙交叉口处分流行为的影响,并结合XGBoost方法对几何结构的3个参数进行了特征重要性分析。结果表明:通过与文献试验结果对比,验证了该计算方法的准确性和有效性:液滴在裂隙交叉口处表现出完全分流、部分分流且无拖曳、部分分流有拖曳和不分流4种流动形态:当液滴长度为2 cm时,随着裂隙开度比W_(b)。、裂隙整体与水平面夹角α及裂隙间夹角β的增大,液滴的分流比例η在减小甚至出现不分流现象;在W_(b)>0.4时出现明显的拖曳现象、20°≤α≤35°时液滴完全分流进入另一通道、当α≤15°时,液滴在到达交叉口处时将不在流动,储存于裂隙中;通过特征重要性分析,发现裂隙整体与水平面夹角α和裂隙间夹角β对于液滴分流行为的影响远高于裂隙开度比W_(b)。将此计算模型推广至裂隙网络结构中,对自然界中地表积水在裂隙结构中的非饱和渗流进行了分析。发现裂隙结构中常出现由于裂隙内空气的“阻塞效应”引起的非饱和流动现象,液滴在其中选择的“优势通道”与出入口间通道的笔直程度、过流面积等因素密切相关。研究结果可为工程中随机裂隙、裂隙结构的渗流仿真和工程设计提供一定的理论分析基础和方法借鉴。 展开更多
关键词 交叉裂隙 滴状流 动态分流行为 随机裂隙结构
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冲击地压矿井“零冲击”防治研究
7
作者 潘一山 高学鹏 +1 位作者 肖永惠 任何 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期159-180,共22页
针对我国冲击地压矿井的安全需求,为落实国家无人员伤亡、无巷道破坏、无设备损坏的“零冲击”管理目标,提出了“零冲击”防治分级目标及技术路径。(1)最高目标为“冲击不发生”,技术路径为“应力不超限”。理论推导得到了煤体压缩型冲... 针对我国冲击地压矿井的安全需求,为落实国家无人员伤亡、无巷道破坏、无设备损坏的“零冲击”管理目标,提出了“零冲击”防治分级目标及技术路径。(1)最高目标为“冲击不发生”,技术路径为“应力不超限”。理论推导得到了煤体压缩型冲击地压、顶板拉伸型冲击地压和断层剪切型冲击地压等3类冲击地压的临界应力公式。对“应力不超限”进行分析,系统地研究了3类冲击地压的实际应力与开采条件和地质条件的影响关系,以及临界应力与煤岩变形系统的几何参数和自身物理力学参数的关系。“应力不超限”可通过降低实际应力和提高临界应力实现,并系统地梳理了3类冲击地压降低实际应力和提高临界应力的工程措施。(2)基本目标为“冲击不破坏”,技术路径为“能量无剩余”。理论推导得到了3类冲击地压的能量释放和能量吸收公式。对“能量无剩余”进行分析,系统地研究了3类冲击地压的最大释放能量和吸收能量,开展了岩石试样及支护结构的冲击试验,结果表明:岩石试样钻孔结构能够吸收冲击能量,减少岩石试样的整体破坏。吸能装置能够大幅度提高支架吸能能力,吸能装置吸能量占支架总吸能量的78.6%。“能量无剩余”可通过减小冲击地压释放能量和增大围岩与支护吸收能量实现。系统地梳理了减小3类冲击地压释放能量的工程措施,以及增大围岩吸收能量和增大支护吸收能量的工程措施。(3)底线目标为“冲击不伤人”,技术路径为“空间有保障”。分析得到冲击伤人的巷道变形量为:断面收缩率超过20%,支护变形量超过20 cm。“空间有保障”可通过吸能装置实现,吸能装置通过让位变形分担液压支架的冲击变形量可达70%,对巷道支护结构形成保护并将支护变形量控制在20 cm以内。工程措施为:巷道采用吸能液压支架进行加强支护,根据冲击地压最大释放能量、冲击载荷方位以及巷道条件选取合适类型及型号的吸能液压支架。研究证实,“零冲击”防治目标可通过控应力、控能量、控空间实现,为冲击地压矿井实现“零冲击”提供理论与技术支撑。 展开更多
关键词 冲击地压矿井 “零冲击”防治 分级目标 实际应力 临界应力 释放能量 吸收能量 巷道收缩率 吸能装置
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冻融循环作用下砂岩的动态冲击特性试验研究
8
作者 孙峤 孙路平 +2 位作者 叶泽晖 王泽成 李栋伟 《地质科技通报》 北大核心 2026年第1期171-184,共14页
为研究冻融循环对砂岩动态力学性能和微观结构特征的影响,对冻融0,30,60,90,120次的砂岩进行了冲击速度分别为3,6,9 m/s的动态冲击压缩试验、核磁共振检测以及电镜扫描。结果表明,冻融砂岩的动态冲击破坏模式整体上为粉碎破坏,随着冻融... 为研究冻融循环对砂岩动态力学性能和微观结构特征的影响,对冻融0,30,60,90,120次的砂岩进行了冲击速度分别为3,6,9 m/s的动态冲击压缩试验、核磁共振检测以及电镜扫描。结果表明,冻融砂岩的动态冲击破坏模式整体上为粉碎破坏,随着冻融循环次数和冲击速度的增加,砂岩的破碎程度加大,碎块尺度减小,碎块数量和粉末占比增多,分形维数增大。在相同冲击速度下,随着冻融循环次数的增加,砂岩的动态力学性能不断劣化;各动态力学性能指标均具有率相关效应。此外,建立了冻融砂岩的动态峰值应力指数衰减模型,证明了冲击速度可以在一定程度上补偿冻融循环的损伤劣化作用,使冻融砂岩衰减常数减小,半衰期延后。所建立的分形维数−动态强度演化方程,使得分形维数不仅能定量描述砂岩冲击破坏后的破碎程度,还能进一步预测其动态强度。随着冻融循环次数的增加,砂岩内部孔洞、裂隙尺寸扩大且数量增多,结构损伤程度加剧;基于上述结果,探究了冻融循环作用下砂岩的损伤破坏机制,发现砂岩的冻融损伤是多种因素共同作用的结果。该研究可为寒冷地区岩石工程提供相关参考。 展开更多
关键词 冻融循环 砂岩 冲击 破碎分形 微观结构 衰减模型
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矿物粒径分布特征对岩石可照射性的影响
9
作者 陈方方 倪祥祥 +1 位作者 薛博天 张志强 《长江科学院院报》 北大核心 2026年第2期148-156,共9页
天然岩石由众多大小不均的造岩矿物组成,造岩矿物对微波破岩效果有着重要的影响。为探究矿物粒径分布特征对岩石可照射性的影响规律,选取典型花岗岩样本,量化其矿物粒径的非均匀性指标,通过室内试验考察了粒径分布特征对岩石热响应、裂... 天然岩石由众多大小不均的造岩矿物组成,造岩矿物对微波破岩效果有着重要的影响。为探究矿物粒径分布特征对岩石可照射性的影响规律,选取典型花岗岩样本,量化其矿物粒径的非均匀性指标,通过室内试验考察了粒径分布特征对岩石热响应、裂隙发育、力学性能及纵波传播特性的作用规律。为深入分析粒径分布特征的影响机理,运用多物理场COMSOL分析平台建立数值分析模型,分析微波照射后试样应力场、温度场以及塑性区分布规律与演化发展规律。结果表明:岩石矿物组分的不均匀程度会显著改变岩石内部温度梯度分布,非均匀性越强则表面温升效应越突出,但持续辐照会使升温速率呈现衰减趋势。当矿物粒径分布的非均匀性指标增大时,微波作用诱导的新生裂隙数量显著增加,P波波速降幅增大,试样强度折损率也增高,微波辐照岩石弱化效果更明显;不均匀系数越大的岩石,产生临界应力区面积和塑性区面积占比越多;塑性区率先出现于钾长石与石英的交界处。研究成果有助于阐明矿物颗粒尺寸非均匀分布对微波辐照效应的作用机制。 展开更多
关键词 微波辅助破岩 花岗岩 矿物颗粒 不均匀性 破坏特征
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渗透溶蚀对西域砾岩强度及破坏模式影响研究
10
作者 杨贵 高嘉轩 +1 位作者 朱锦 邓伟杰 《水力发电学报》 北大核心 2026年第1期76-86,共11页
针对西域砾岩遇水弱化导致的渗流-力学失稳问题,以新疆喀什地区莫莫克水利枢纽工程为依托,开展不同渗透压力下西域砾岩渗透溶蚀试验和力学测试,揭示渗透压力及加载路径对岩体渗流特性与强度演化的影响机制。研究表明:渗透率演化呈现两... 针对西域砾岩遇水弱化导致的渗流-力学失稳问题,以新疆喀什地区莫莫克水利枢纽工程为依托,开展不同渗透压力下西域砾岩渗透溶蚀试验和力学测试,揭示渗透压力及加载路径对岩体渗流特性与强度演化的影响机制。研究表明:渗透率演化呈现两阶段特征,初始阶段黏土矿物吸水膨胀导致渗透率骤降(0.05 MPa时48 h内降幅达41%~52%),后期钙质胶结物溶蚀主导孔隙结构调整,渗透率趋于稳定(2.40~6.45 mD),钙离子浓度变化印证了水岩反应的阶段性特征;直接加载引发渗透率骤降和持续结构损伤,而逐级加载促使“孔隙冲蚀-淤堵”动态平衡,导致力学参数衰减幅度降低;渗透-溶蚀耦合作用驱动力学性能非线性劣化,抗压强度、弹性模量、残余强度和抗拉强度随渗透压力升高呈非线性衰减,微观结构损伤使破坏模式从脆性劈裂向拉剪复合破坏转型。该研究为西域砾岩地层稳定性预测提供了多场耦合分析的理论基础。 展开更多
关键词 西域砾岩 渗透溶蚀 抗压强度 渗透率 破坏模式
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含孔砂岩试件冲击动力学特性和耗能分析
11
作者 平琦 刘子训 +2 位作者 孔德龙 孙栋 钱明 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期82-90,共9页
为了研究含孔砂岩在冲击荷载作用下动力学特性和能量耗散规律,以煤矿巷道砂岩为研究对象,采用SHPB试验装置,对轴向含孔洞砂岩试件开展不同冲击加载速度的冲击压缩试验。结果表明:随冲击加载速度增大,含孔砂岩试件动抗压强度呈指数函数... 为了研究含孔砂岩在冲击荷载作用下动力学特性和能量耗散规律,以煤矿巷道砂岩为研究对象,采用SHPB试验装置,对轴向含孔洞砂岩试件开展不同冲击加载速度的冲击压缩试验。结果表明:随冲击加载速度增大,含孔砂岩试件动抗压强度呈指数函数关系增大,动应变呈二次函数关系增大;动抗压强度与应变率呈指数函数关系增大趋势,表现出较强应变率效应;同种加载条件下,含孔砂岩试件与完整试件相比,动抗压强度减小,动应变增大;含孔试件破碎模式随冲击加载速度增大,由轴向劈裂破坏向粉碎性破坏转化,试件破碎程度加剧,比完整试件破坏更严重;从能量角度分析,含孔砂岩试件破碎耗能密度越大,试件破碎程度越严重;破碎平均粒径与破碎耗能密度呈二次函数关系负相关性,可定量描述岩石破碎情况。 展开更多
关键词 岩石动力学 含孔砂岩 能量耗散 破碎形态 SHPB试验装置
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基于多统计参数的岩石节理粗糙度系数集成树估测
12
作者 李兵磊 陈鈺瑶 +2 位作者 张化进 刘德平 李天龙 《金属矿山》 北大核心 2026年第2期31-39,共9页
针对单一统计参数和传统机器学习评估节理粗糙度系数准确性不足的难题,提出基于多统计参数的岩石节理粗糙度系数集成树估测方法。基于112条岩石节理粗糙度剖面线数据集,选取表征节理剖面几何形态的8种统计参数,构建袋装法、随机森林、... 针对单一统计参数和传统机器学习评估节理粗糙度系数准确性不足的难题,提出基于多统计参数的岩石节理粗糙度系数集成树估测方法。基于112条岩石节理粗糙度剖面线数据集,选取表征节理剖面几何形态的8种统计参数,构建袋装法、随机森林、极端随机树、自适应提升、极度梯度提升树、轻量级梯度提升机6种代表性集成树模型;结合贝叶斯算法优化其超参数,并与5种传统单一机器学习模型对比,系统分析6种集成树在节理粗糙度预测中的适用性与性能差异。最后,通过沙普利可加性特征解释方法,揭示了集成树模型中各统计参数对节理粗糙度预测结果的影响程度。研究结果表明,集成树模型预测效果整体优于传统单一机器学习模型,尤其是极端随机树模型,其均方误差为0.0810,平均绝对误差为0.0666,决定系数高达0.9956,预测精度高,泛化能力强。本研究为岩石节理粗糙度确定提供方法依据和借鉴,推荐采用极端随机树算法预测节理粗糙度系数。 展开更多
关键词 节理粗糙度 统计参数 集成树 贝叶斯优化 可解释性分析
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岩石抗剪强度参数的正态模糊数线性回归估计
13
作者 李斌 高尚 +3 位作者 何治良 张敏 顾鑫 苟淦昊 《化工矿物与加工》 2026年第1期50-57,共8页
岩石抗剪强度的试验值通常具有随机性、模糊性和变异性,使得由Mohr-Coulomb准则计算得到的抗剪强度参数具有不确定性。本文通过灰岩平推直剪试验发现:随着侧向应力的增大,抗剪强度的平均值呈上升趋势,同一侧向应力下抗剪强度的标准差逐... 岩石抗剪强度的试验值通常具有随机性、模糊性和变异性,使得由Mohr-Coulomb准则计算得到的抗剪强度参数具有不确定性。本文通过灰岩平推直剪试验发现:随着侧向应力的增大,抗剪强度的平均值呈上升趋势,同一侧向应力下抗剪强度的标准差逐渐增大,说明抗剪强度随侧向应力的增大离散性逐渐增强;同一侧向应力下抗剪强度试验数据服从正态分布,该结论符合李雅普诺夫定理,可采用正态模糊数描述同一侧向应力下的抗剪强度区间,同时通过理论推导得出内聚力和内摩擦系数也服从正态分布。基于该结论与模糊最小二乘法原则,提出了正态模糊数线性回归估计方法,用于表征岩石抗剪强度参数的区间特征,并选取拟合优度评价指标对该方法表征的岩石抗剪强度参数性能进行评价。结果表明,该方法可以准确估计岩石抗剪强度参数的正态分布区间,为岩石抗剪强度参数确定提供了新思路。 展开更多
关键词 岩石抗剪强度 平推直剪试验 正态模糊数 不确定性 正态分布 最小二乘法 侧向应力 拟合优度
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冲击荷载下饱水节理砂岩力学性能试验研究
14
作者 平琦 焦悦 +2 位作者 李园 刘东 付帮战 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第2期103-107,102,共6页
为研究饱水节理砂岩的动态力学特性和破碎特征,选取节理砂岩试件为研究对象,经饱水处理后测定其基本物理参数,并利用SHPB试验系统开展5种冲击荷载压缩试验。结果表明:砂岩矿物成分以石英为主,含少量黏土矿物;饱水砂岩破碎断面更为平整... 为研究饱水节理砂岩的动态力学特性和破碎特征,选取节理砂岩试件为研究对象,经饱水处理后测定其基本物理参数,并利用SHPB试验系统开展5种冲击荷载压缩试验。结果表明:砂岩矿物成分以石英为主,含少量黏土矿物;饱水砂岩破碎断面更为平整、结构更疏松,呈现明显损伤劣化现象;动力学特性上,饱水和干燥节理砂岩的动抗压强度、动应变均随应变率增大呈指数函数增长;相同加载条件下,饱水节理砂岩动抗压强度低于干燥状态,动应变高于干燥状态;破碎特征方面,随应变率提高,饱水节理砂岩破碎加剧,平均破碎块度随应变率呈二次函数下降,分形维数呈指数上升;相同加载条件下,饱水节理砂岩平均破碎块度高于干燥状态,分形维数则低于干燥状态。 展开更多
关键词 岩石动力学 节理砂岩 饱水状态 分形维数 SHPB冲击试验
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被动围压下饱水裂隙砂岩的动态力学特性和破坏规律
15
作者 平琦 刘东 焦悦 《黑龙江科技大学学报》 2026年第1期9-14,共6页
为研究冲击荷载作用下饱水裂隙砂岩动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆试验系统,通过钢质套筒施加径向约束,试验研究不同冲击气压下饱水裂隙砂岩的动态力学特性。结果表明,被动围压下饱水裂隙砂岩动应力-应变曲线大致分为3个阶段,试... 为研究冲击荷载作用下饱水裂隙砂岩动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆试验系统,通过钢质套筒施加径向约束,试验研究不同冲击气压下饱水裂隙砂岩的动态力学特性。结果表明,被动围压下饱水裂隙砂岩动应力-应变曲线大致分为3个阶段,试件动抗压强度和动应变均表现出显著的应变率强化效应,即随应变率的增加而明显提高。被动围压随着轴向应变的增大总体呈现出上升趋势,但在上升过程中出现小段下降趋势。被动围压状态下试件轴向应力是径向自由状态下的3.8~4倍,且随着加载速率的提高,钢质套筒的约束作用对试件动抗压强度的增强效果也得到了提升。通过对破坏形态分析,发现被动围压下试件破坏模式以预制裂隙轴向发生压剪破坏为主,这与径向自由条件下破碎特性明显不同。 展开更多
关键词 岩石动力学 饱水 裂隙砂岩 被动围压 SHPB
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预加轴压对温后砂岩动态力学性能影响试验研究
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作者 平琦 尹程 +2 位作者 谷金豆 付帮战 焦悦 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第1期5-8,12,共5页
为研究高温作用后砂岩试件动静组合加载下物理性能和动态力学特性,对砂岩试件进行800℃高温作用,测试基本物理参数。利用动静组合SHPB试验装置对温后砂岩试件开展一维动静组合加载下的冲击压缩试验,选取温后砂岩准静载单轴抗压强度的0%,... 为研究高温作用后砂岩试件动静组合加载下物理性能和动态力学特性,对砂岩试件进行800℃高温作用,测试基本物理参数。利用动静组合SHPB试验装置对温后砂岩试件开展一维动静组合加载下的冲击压缩试验,选取温后砂岩准静载单轴抗压强度的0%,20%,30%,40%,50%和60%预加轴压。结果表明:试件经高温作用,其表观颜色由灰色转变为褐色,密度明显降低;不同轴压作用下试件动应力-应变曲线极为相似,并随轴压增大逐渐向左上方偏移;砂岩动抗压强度、动弹性模量分别呈二次函数和指数函数增大趋势;应变率则呈指数函数减小趋势;试件破碎程度随轴压增大而降低,试件碎块平均粒径则随之增大。轴压超过24 MPa时,试件动弹性模量、应变率和平均粒径变化幅值均显著降低。 展开更多
关键词 岩石动力学 高温作用砂岩 动态力学参数 应变率效应 动静组合SHPB试验装置
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冻融循环作用下单裂隙砂岩力学特性及破坏模式研究
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作者 朱杰 王杰 刘睿智 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第2期116-118,49,共4页
为研究冻融循环对岩土工程的稳定性的影响,选取内蒙古鄂尔多斯地区砂岩为例,将其加工成裂隙角度分别为0°,30°,60°,90°的单裂隙试件,开展冻融循环试验与室内单轴压缩试验,并据此展开系统性分析。研究显示:砂岩的冻... 为研究冻融循环对岩土工程的稳定性的影响,选取内蒙古鄂尔多斯地区砂岩为例,将其加工成裂隙角度分别为0°,30°,60°,90°的单裂隙试件,开展冻融循环试验与室内单轴压缩试验,并据此展开系统性分析。研究显示:砂岩的冻融劣化方式主要体现为颗粒的脱落以及质量的损耗。随着冻融循环次数持续增加,岩样的质量与波速都呈现出逐步下降的态势;同时,岩样的峰值强度也逐渐下降,破坏形式逐渐由脆性转化为延性;随着裂隙倾角持续增大,其对岩样峰值强度的影响也愈发显著,岩样的峰值强度也呈现逐渐增强的趋势,裂纹的开展也随着裂隙倾角呈现出一定规律的破坏模式。 展开更多
关键词 冻融循环 裂隙砂岩 单轴压缩 力学特性 破坏模式
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我国煤矿冲击地压的现状、问题与思考
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作者 齐庆新 桂来保 +19 位作者 李海涛 赵善坤 郑建伟 张修峰 王旭东 王守光 韩军 欧阳振华 王爱文 何团 张俊文 杜伟升 李一哲 张海宽 郑伟钰 刘驰 李云鹏 朱小景 张宁博 薛珊珊 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期255-273,共19页
近10年来,我国冲击地压防控事业成效显著,科学防冲理念已深入人心,成体系的政策制度与技术方案为煤炭资源开发筑牢了安全屏障。然而,随着煤矿开采深度不断增加、开采强度持续提升,全国冲击地压矿井数量已达177座(不完全统计),且呈逐年... 近10年来,我国冲击地压防控事业成效显著,科学防冲理念已深入人心,成体系的政策制度与技术方案为煤炭资源开发筑牢了安全屏障。然而,随着煤矿开采深度不断增加、开采强度持续提升,全国冲击地压矿井数量已达177座(不完全统计),且呈逐年上升趋势。与此同时,矿井产能“整体西移”至“晋-陕-蒙-新”核心产煤基地,“单矿集中”的现代化矿井模式让防冲工作面临全新挑战,缺乏现成经验可借鉴,冲击地压已成为制约这些区域产能科学合理释放的关键因素。当前,煤矿深部开采与千万吨级产能的工程背景,大幅压缩了防冲工作的容错空间与试错机会,传统“经验尝试、先干后调”的模式已无法应对现有挑战,尤其是地面压裂、井下超长孔等覆盖大范围采掘空间的区域性措施,对差异化与精准化的要求达到了新高度。尽管行业内已公认从源头实现冲击地压有效防控是最优路径,但如何将这一理念转化为可执行、能落地的科学理论、工程技术与专用装备,仍缺乏清晰解决方案。值得关注的是,近年来数字化、智能化技术的飞速发展,为冲击地压防控带来了新机遇,数字化源头防控等全新技术范式呼之欲出。在此承前启后的关键时期,系统梳理我国冲击地压的现状与问题,深入解析核心矛盾,不仅能为煤炭行业高质量发展提供必要的认知基础,更能为构建精准化、数字化的防冲体系提供方法论支撑。 展开更多
关键词 冲击地压 源头防控 防冲新范式 现代化矿井 复杂工程场景
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岩石正交裂隙内浆液驱替动水机制研究
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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
原文传递
含缺陷砂岩轴压能量本构关系的离散元模拟研究
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作者 郭永成 陈冰 +1 位作者 李建林 邓华锋 《高压物理学报》 北大核心 2026年第3期61-75,共15页
为探究单轴压缩下缺陷砂岩的能量演化和力学行为,通过离散元法数值模拟,分析了不同岩桥倾角和岩桥距离对缺陷砂岩的影响,结合能量耗散建立了损伤本构方程。结果表明:岩桥倾角和岩桥距离显著影响缺陷砂岩的力学响应和破坏机制,大倾角(60&... 为探究单轴压缩下缺陷砂岩的能量演化和力学行为,通过离散元法数值模拟,分析了不同岩桥倾角和岩桥距离对缺陷砂岩的影响,结合能量耗散建立了损伤本构方程。结果表明:岩桥倾角和岩桥距离显著影响缺陷砂岩的力学响应和破坏机制,大倾角(60°、90°)促进裂纹沿最大主应力方向扩展,而小倾角(0°、30°)增加剪切裂纹比例,导致不同的破坏形态;弹性模量和抗压强度随岩桥倾角和岩桥距离的变化呈“U”形非线性特征。能量演化规律对岩桥倾角具有依赖性,总能量和耗散能量随岩桥倾角的增加先降低后升高,并在90°时达到最大。岩桥距离对能量的影响随岩桥倾角的变化而变化,当岩桥倾角小于45°时,能量随岩桥距离的增加而减少,当岩桥倾角大于45°时,能量随岩桥距离的增加先增加后减少。弹性能耗比的三阶段特征可作为缺陷砂岩失稳的预测指标。基于耗散能理论构建的能量耗散损伤本构模型能够准确地描述不同岩桥参数下缺陷砂岩的变形和破坏行为。该模型在实际工程中具有重要的应用潜力,但需要针对具体应力条件进行调整以优化预测准确性。研究结果可为岩土工程的灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 单轴压缩 缺陷砂岩 离散元方法 裂纹演化 能量本构
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