富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究...富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究了不同pH溶液浸泡后砂质泥岩强度劣化和孔隙结构演化特征,构建了孔隙分形维数D与单轴抗压强度R_(c)之间的关联函数,揭示了碱性水环境下砂质泥岩细观结构演化特性和宏观强度劣化机制。结果表明:(1)随着p H值的增大,砂质泥岩中微孔(孔径r1≤0.01μm)和中孔(孔径0.01μm<r2≤1.00μm)不断扩展且逐渐发育为大孔(孔径r3>1.00μm),导致砂质泥岩单轴抗压强度的降低;(2)富碱性水环境下砂质泥岩孔隙结构呈多重分形结构,砂质泥岩的力学强度与其内部孔隙结构与分布形态密切相关。(3)随着pH值的增大,岩样沿轴向的破裂面逐渐增多,主破裂面附近出现了大量的次生裂纹,且有明显的剥落现象;(4)碱性水的溶蚀作用和砂质泥岩吸水膨胀效应是导致砂质泥岩细观孔隙结构演化和宏观强度劣化的根本原因。研究成果有助于提高富碱性水环境下软岩巷道围岩变形控制和工程灾害防治能力。展开更多
开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论...开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论和试验对比,验证了隐式MPM模拟开挖面稳定性的可行性。随后建立工程尺度的隧道模型,分析土体摩擦角对隧道开挖面坍塌和地层变形响应的影响。结果表明:(1)隐式MPM可有效捕捉掌子面失稳-破坏全过程特征;(2)在临界状态下,隧道掌子面的极限支护力、失稳区域和地表沉降均随土体摩擦角的增加呈负相关关系;(3)当隧道掌子面发生倒塌破坏时,涌入隧道的土体质量与土体摩擦角呈负相关关系。展开更多
文摘富碱性水环境将降低围岩承载力,诱发巷道不均匀变形和塌方冒顶,威胁巷道施工安全。以富碱性水环境浸泡砂质泥岩为研究对象,利用单轴压缩试验(uniaxial compression,简称UC)和核磁共振测试技术(nuclear magnetic resonance,简称NMR)研究了不同pH溶液浸泡后砂质泥岩强度劣化和孔隙结构演化特征,构建了孔隙分形维数D与单轴抗压强度R_(c)之间的关联函数,揭示了碱性水环境下砂质泥岩细观结构演化特性和宏观强度劣化机制。结果表明:(1)随着p H值的增大,砂质泥岩中微孔(孔径r1≤0.01μm)和中孔(孔径0.01μm<r2≤1.00μm)不断扩展且逐渐发育为大孔(孔径r3>1.00μm),导致砂质泥岩单轴抗压强度的降低;(2)富碱性水环境下砂质泥岩孔隙结构呈多重分形结构,砂质泥岩的力学强度与其内部孔隙结构与分布形态密切相关。(3)随着pH值的增大,岩样沿轴向的破裂面逐渐增多,主破裂面附近出现了大量的次生裂纹,且有明显的剥落现象;(4)碱性水的溶蚀作用和砂质泥岩吸水膨胀效应是导致砂质泥岩细观孔隙结构演化和宏观强度劣化的根本原因。研究成果有助于提高富碱性水环境下软岩巷道围岩变形控制和工程灾害防治能力。
文摘开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁之一,合理设计隧道开挖面极限支护压力和预测开挖面失稳破坏影响范围是隧道施工安全的保障。采用自编隐式物质点法(Material Point Method,MPM)程序对隧道开挖面失稳机制进行研究。首先通过理论和试验对比,验证了隐式MPM模拟开挖面稳定性的可行性。随后建立工程尺度的隧道模型,分析土体摩擦角对隧道开挖面坍塌和地层变形响应的影响。结果表明:(1)隐式MPM可有效捕捉掌子面失稳-破坏全过程特征;(2)在临界状态下,隧道掌子面的极限支护力、失稳区域和地表沉降均随土体摩擦角的增加呈负相关关系;(3)当隧道掌子面发生倒塌破坏时,涌入隧道的土体质量与土体摩擦角呈负相关关系。
