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渗流-采动应力耦合作用下深部砂岩力学及能量演化规律研究 被引量:1
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作者 张培森 王洪伟 +7 位作者 洪荒 许大强 陈增宝 邓云驰 梁展 李金坤 陈文豪 崔乾 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期1997-2010,共14页
煤矿地下灾害的主要诱因是受人为采动与煤炭资源被采出影响而导致围岩发生应力集中以及高强度卸荷,尤其是在围岩受承压水影响时,易失稳破坏,进而致使灾害的发生。基于此,借助Rock Top多场耦合试验仪开展了渗流-采动应力耦合作用下砂岩... 煤矿地下灾害的主要诱因是受人为采动与煤炭资源被采出影响而导致围岩发生应力集中以及高强度卸荷,尤其是在围岩受承压水影响时,易失稳破坏,进而致使灾害的发生。基于此,借助Rock Top多场耦合试验仪开展了渗流-采动应力耦合作用下砂岩力学特性与能量演化规律试验研究。试验结果表明:(1)砂岩全应力-应变曲线可划分为5个阶段,砂岩开始卸荷后,由以轴向变形为主转为以环向变形为主。(2)砂岩的峰值应力随卸荷水平的升高而增大,随渗透压差的增大,砂岩峰值应力因受围岩与水压叠加影响而规律性不明显。(3)砂岩卸荷水平越高,其峰值应力处的轴向应变值越大,高卸荷水平下砂岩的轴向变形更明显;砂岩剪胀角曲线演化规律大致遵循“增―减―增―减”的规律,低卸荷水平下砂岩扩容现象更显著。(4)随初始卸荷水平的升高,砂岩的弹性应变能密度整体呈增大趋势;弹性应变能密度能量分配系数随岩样轴向应变的增加而呈现先增大后减小的规律。(5)砂岩的弹性应变能瞬时能量分配系数随岩样轴向应变增大而呈现“增―减―增”的变化规律;砂岩弹性应变能储能能力在其进入弹性变形阶段后达到峰值,其释能能力在进入残余应力阶段前达到峰值。 展开更多
关键词 水力耦合 力学特性 深部围岩 能量演化 储能能力
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不同pH环境下石窟砂岩干湿循环强度试验研究
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作者 王成龙 郭越 +2 位作者 仉文岗 蒋思维 刘东升 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第4期1202-1210,共9页
石窟寺作为重要室外文化遗存,长期受到降雨、渗水等自然环境造成的干湿循环的影响,导致其物理力学性质发生劣化,容易引起失稳破坏。为更好地开展石窟文物保护工作,选取大足石刻石窟砂岩作为研究对象,通过单轴抗压试验和巴西劈裂试验,对... 石窟寺作为重要室外文化遗存,长期受到降雨、渗水等自然环境造成的干湿循环的影响,导致其物理力学性质发生劣化,容易引起失稳破坏。为更好地开展石窟文物保护工作,选取大足石刻石窟砂岩作为研究对象,通过单轴抗压试验和巴西劈裂试验,对干湿循环作用下石窟砂岩的强度劣化特性开展试验研究,分析了不同pH值溶液浸泡下的干湿循环对石窟砂岩劣化的影响。结果表明:(1)完全干燥后砂岩的单轴抗压强度和抗拉强度相较于天然状态的有所提升;(2)经过多次干湿循环,砂岩的力学特性发生劣化,随着循环次数的增加,劣化逐渐加重,当干湿循环到达一定次数时,对砂岩的强度影响减弱;(3)pH值也会对砂岩劣化程度造成影响,且浸泡时溶液的pH值越低,砂岩的力学性质劣化越严重;(4)在使用酸性溶液进行多次干湿循环后,砂岩破坏形式相较于天然状态下的破坏形式发生改变。 展开更多
关键词 石窟砂岩 干湿循环 单轴压缩 巴西劈裂 力学特性
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基于NSM分析纵向垂直压力和下穿荷载对隧道纵向力学的响应
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作者 江学辉 章锦艳 +2 位作者 柴天建 颜建伟 胡瑞奇 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期193-203,共11页
当前实际隧道边界约束条件复杂,对既有隧道纵向力学性能的研究,忽略隧道等效抗弯刚度变化的影响,从而影响盾构隧道力学性能的准确计算。为快速准确地评估下穿隧道对既有隧道纵向力学性能的响应,在隧道管片接缝处建立纵向垂直压力和弯矩... 当前实际隧道边界约束条件复杂,对既有隧道纵向力学性能的研究,忽略隧道等效抗弯刚度变化的影响,从而影响盾构隧道力学性能的准确计算。为快速准确地评估下穿隧道对既有隧道纵向力学性能的响应,在隧道管片接缝处建立纵向垂直压力和弯矩耦合作用下的隧道刚度理论计算模型;在Pasternak-EB理论基础上建立纵向压力作用下的隧道变形控制方程,并结合两阶段法计算盾构下穿引起的附加荷载;形成零空间矩阵方程并采用零空间法(NSM)求解盾构隧道纵向力学性能,且同时考虑纵向垂直压力引起隧道刚度变化的迭代计算;通过模型试验、经典等效抗弯刚度理论和实测结果验证了所提计算模型的可靠性。研究结果表明:考虑纵向垂直压力引起隧道刚度变化迭代计算的隧道沉降变形值更接近实测值;隧道纵向等效抗弯刚度由隧道中心向隧道两端呈非线性增加的纵向变化规律,且盾构下穿对隧道刚度影响范围为隧道外直径D的6.5倍;隧道沉降变形和管片接缝张开量与纵向压力呈反相关性,无纵向垂直压力的沉降变形值是均质隧道沉降变形值的1.44倍;隧道纵向弯矩和剪力与纵向压力呈非线性正相关性。该理论揭示了盾构隧道工后沉降和承载力降低的原因,且可快速合理评估盾构下穿对既有隧道的影响,为盾构下穿既有隧道的设计和变形控制提供理论依据。 展开更多
关键词 隧道工程 NSM 纵向垂直压力 力学性能 等效抗弯刚度
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深部高地应力隧道开挖卸荷围岩能量计算方法及演化机制 被引量:4
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作者 郑可跃 施成华 +3 位作者 娄义黎 贾朝军 雷明锋 杨益 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期165-177,共13页
深部高地应力隧道开挖卸荷后围岩的变形破坏过程受能量的驱动,其本质是输入能超出围岩储能极限后耗散和释放的结果。既有的理论研究主要针对弹性卸载条件下深部圆形隧(巷)道围岩弹性应变能的计算,很少有学者对弹塑性卸载下深部圆形隧道... 深部高地应力隧道开挖卸荷后围岩的变形破坏过程受能量的驱动,其本质是输入能超出围岩储能极限后耗散和释放的结果。既有的理论研究主要针对弹性卸载条件下深部圆形隧(巷)道围岩弹性应变能的计算,很少有学者对弹塑性卸载下深部圆形隧道围岩的能量计算和能量演化开展理论研究。首先根据岩石的能量演化过程,明确了弹性应变能、塑性耗散能和塑性释放能的定义;然后基于弹塑性理论和Hoek-Brown强度准则,考虑岩石的峰后应变软化特性,提出半径增量法计算围岩的卸荷应力路径;最终,建立了基于卸荷应力路径的深部圆形隧道围岩能量计算方法。基于能量守恒定律验证了计算方法的正确性,并分析了不同峰值强度下深部圆形隧道围岩的能量演化机制。研究结果表明:隧道开挖后能量从远处围岩输入,弹性阶段输入能全部转化弹性应变能,越靠近隧道洞壁弹性应变能密度越大。塑性阶段能量持续输入,弹性应变总能继续增大,但靠近洞壁的围岩达到储能极限,产生塑性区,且受应变软化行为影响,塑性区的储能极限降低,围岩的耗散能和释放能呈指数增加;峰值强度越大的深部岩体,在高地应力环境下开挖后以能量释放为主,硬岩岩爆源于能量释放机制。对于峰值强度低的深部软岩,在高地应力环境下开挖后以能量耗散为主,软岩挤压大变形源于能量耗散机制。 展开更多
关键词 深部隧道 卸荷应力路径 能量演化 能量耗散 能量释放
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XCY-2旋切触探系统研发及应用 被引量:1
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作者 马语航 何明明 李宁 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期1025-1038,共14页
中国地下岩土工程开发常面临高地应力、地下岩溶和极软岩等复杂地质条件,造成岩体结构松散断裂,快速、准确且方便地获取岩体力学参数对于地下岩土工程建设至关重要。自主研制了一台自动和连续监测岩石钻进过程的XCY-2旋切触探系统,包括... 中国地下岩土工程开发常面临高地应力、地下岩溶和极软岩等复杂地质条件,造成岩体结构松散断裂,快速、准确且方便地获取岩体力学参数对于地下岩土工程建设至关重要。自主研制了一台自动和连续监测岩石钻进过程的XCY-2旋切触探系统,包括动力钻进控制系统、全伺服系统、智能监测系统等多个系统,安装流程简易且试验操作步骤简单。基于该系统开展了完整岩层、分层岩体等不同条件下的岩体旋切触探试验,探究旋切钻进过程中随钻参数与不同岩性的特征响应关系,研究结果表明:(1)智能监测系统能够有效地智能控制和实时监测钻进速度、动力头转速、钻进扭矩、水压力、钻进压力和钻进深度等钻进参数,实现了地下工程施工高精准的钻进操作和监测;(2)钻进不同岩层组合试块时钻进压力和钻进扭矩会产生波动,上下差距明显,而钻速和转速在整体试验过程中保持稳定输出,证明了钻进过程中钻进参数的监测结果可靠。(3)钻进扭矩和钻进压力在不同岩层交界处有明显波动现象,对不同岩性的岩石实时感知明显,实现了岩层界面的准确定位。XCY-2旋切触探系统为地下岩体物理力学性质测试提供了新的途径。 展开更多
关键词 岩石力学 钻进设备 旋切触探技术 钻进参数 岩层识别
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基于裂隙网络几何特征参数的岩体溶质传输过程预测模型研究 被引量:1
6
作者 佴宇鏖 周佳庆 +3 位作者 李长冬 郭利国 甘馥硕 朱寅斌 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1641-1652,共12页
裂隙岩体中溶质传输的机理与运移过程预测是水工岩石力学与水文地质领域的研究前沿和热点,同时也是基岩裂隙含水层污染治理、高放射性核废料安全处置、地下资源高效开发、渗漏示踪及灾害化学信号解译等应用需求的关键瓶颈难题。开展了... 裂隙岩体中溶质传输的机理与运移过程预测是水工岩石力学与水文地质领域的研究前沿和热点,同时也是基岩裂隙含水层污染治理、高放射性核废料安全处置、地下资源高效开发、渗漏示踪及灾害化学信号解译等应用需求的关键瓶颈难题。开展了不同裂隙网络几何特征下的岩体溶质运移过程模拟,系统性分析了裂隙密度、裂隙离散性、裂隙平均开度对溶质运移过程的定量控制机制。分析结果表明,裂隙密度和平均开度在岩体溶质传输过程中起决定性控制作用,而裂隙分布离散系数对溶质传输过程的影响程度,则取决于特定裂隙网络形成的连通路径系统。在此基础上,建立了基于裂隙无量纲密度和平均开度的岩体关键传质系数(水动力弥散系数D和溶质传输速度Vt)参数化表征公式。通过将岩体关键传质系数的参数化表征公式,嵌入宏观对流-扩散经典解析解中,构建出了基于裂隙网络几何特征参数的岩体溶质传输过程预测模型。最后,通过与不同工况下的岩体溶质传输数值模拟结果对比,验证了所提预测模型的有效性。所构建的溶质传输过程预测模型,能够仅依据裂隙网络几何特征参数和水动力条件,实现溶质传输过程的高保真度预测。研究成果对于低成本、快速高效地预测裂隙岩体中的物质运移过程提供了重要支撑,对于地下环境污染快速评估、地下资源高效开采具有重要理论意义;所揭示的裂隙网络几何特征对溶质传输特性的定量控制机制,为岩体结构演变与水化学信号关联机制的研究奠定了理论基础,在水化学信号示踪岩体灾变状态及灾害早期预警方面具有潜在应用价值。 展开更多
关键词 裂隙岩体 裂隙网络 溶质传输 穿透曲线 预测模型
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类软岩真三轴劈裂注浆裂隙扩展特征研究 被引量:1
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作者 乔龙全 常聚才 +2 位作者 严良欢 齐潮 史文豹 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期833-850,共18页
地层软岩在劈裂注浆加固过程中裂隙扩展特征不明,经验化注浆参数设计不能有效加固围岩。为研究原位软岩劈裂注浆裂隙扩展特征,通过类软岩真三轴劈裂注浆试验,结合声发射参数特征,获得了不同主应力差与不同预制裂隙角度对裂隙扩展的影响... 地层软岩在劈裂注浆加固过程中裂隙扩展特征不明,经验化注浆参数设计不能有效加固围岩。为研究原位软岩劈裂注浆裂隙扩展特征,通过类软岩真三轴劈裂注浆试验,结合声发射参数特征,获得了不同主应力差与不同预制裂隙角度对裂隙扩展的影响规律,并采用理论分析与数值模拟方法对在三向应力下软岩试件劈裂压力差异及劈裂裂隙扩展转向机制进行讨论。结果表明:劈裂裂隙面与水平方向的夹角与其起伏程度随主应力差的增大而减小,劈裂过程中试件剪切裂纹占比随垂直压力增大而先减少后稳定;随着预制裂隙与垂直主应力夹角不断增大,初次劈裂压力先增大后减小,预制裂隙角度为0°与90°时,预制裂隙对劈裂裂隙扩展方向影响较小,预制裂隙为60°时,劈裂裂隙与预制裂隙发生贯通,预制裂隙角度为30°时,劈裂裂隙在浆液高压力的作用下转向交错;结合裸孔劈裂理论,对三向应力下劈裂压力差异与转向机制进行分析,软岩试件所受最大主应力与最小主应力的比值越大,其三向应力裸孔内劈裂的抗拉强度与巴西法测得抗拉强度的比值越小,劈裂裂隙初次劈裂扩展方向为裸孔环向压应力最小方向,扩展过程中会向预制裂隙两端应力集中处偏转,岩体应力分布变化是导致劈裂裂隙扩展转向主要原因。 展开更多
关键词 劈裂注浆 类软岩 真三轴 主应力差 预制裂隙
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节理岩体隧道块体度解构统一量化分级方法及应用 被引量:1
8
作者 贺鹏 杨传馨 +4 位作者 石少帅 胡杰 吴威涛 陈岩 麻正虎 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1252-1263,共12页
岩体的非均匀性、离散性是其显著的特点,节理岩体作为不同尺度岩块所组成的复杂块系结构系统,因各行业对岩体结构与完整程度的划分指标、标准不同,且多存在定性描述,导致所得数据、结论存在行业阻隔,难以通用。基于无权无向图实现了随... 岩体的非均匀性、离散性是其显著的特点,节理岩体作为不同尺度岩块所组成的复杂块系结构系统,因各行业对岩体结构与完整程度的划分指标、标准不同,且多存在定性描述,导致所得数据、结论存在行业阻隔,难以通用。基于无权无向图实现了随机节理网络模型的快速、批量构建,并采用连通域检测、广度优先搜索等算法对所建仿真模型进行了块体度分析、等效筛分,以原始闭合块体面积,独立有效块体和重构有效块体放大面积作为块度解构的参数源,定义了节理岩体块度等级量化指标——岩体块度指数RBI2D。区别于传统岩体质量评定中以结构面为基底的模式,提出了节理岩体块度解构归一化处理与量化评定方法,基于相关行业标准与工程现场实际,分别对不同岩体完整程度的节理岩体进行了仿真模拟,并建立了岩体结构类型与RBI2D的对应关系。集成开发了节理岩体块度解构归一化处理评定系统,并将其应用于包银铁路甘德尔山隧道的岩体质量评价与围岩分级中,所得结果与现场实测一致性较好。研究成果对围岩等级评定中岩体完整程度指标的获取提供了另一有效途径。 展开更多
关键词 节理岩体 块体度 解构分析 围岩分级 工程应用
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考虑蠕变剪裂的拉格朗日元与离散元耦合方法及应用 被引量:1
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作者 王学滨 陈双印 +1 位作者 郑一方 廖裴彬 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期613-624,共12页
随着煤炭开采向深部转移,巷道冒顶、底臌和两帮移进等软岩大变形问题层出不穷,对煤矿安全生产带来了严峻的挑战。目前,兼具连续方法和非连续方法优势的连续-非连续方法正在快速发展,然而,基于连续-非连续方法的蠕变研究尚少见报道。为... 随着煤炭开采向深部转移,巷道冒顶、底臌和两帮移进等软岩大变形问题层出不穷,对煤矿安全生产带来了严峻的挑战。目前,兼具连续方法和非连续方法优势的连续-非连续方法正在快速发展,然而,基于连续-非连续方法的蠕变研究尚少见报道。为了模拟蠕变剪裂现象,以岩石发生蠕变破坏时的应变位于三轴压缩应力-应变曲线峰后区域内这一试验现象为基本依据,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法中,考虑了单元的黏弹性,发展了能模拟界面黏塑性的蠕变剪裂模型,并引入了蠕变剪裂判据。单轴压缩岩样的蠕变曲线计算结果与试验结果基本相符,蠕变剪裂开始稍后,岩样即进入加速蠕变阶段,这表明所提出的方法具有模拟加速蠕变的潜力。针对软岩巷道的计算表明,在深部围岩的推挤作用下,离散块体涌向巷道,导致巷道断面急剧缩小,在宏观上表现为大变形,巷道竖直方向收缩率可达58.8%。从单元的黏弹性和界面(虚拟裂纹面)的黏塑性两方面,丰富了软岩巷道大变形机制,即介质的黏弹性小变形、块体的大位移及之间的空隙以及界面的黏塑性变形共同作用。巷道围岩宏观上的大变形无须采用复杂大变形理论即可描述。 展开更多
关键词 软岩 蠕变 大变形 巷道围岩 连续-非连续方法 黏弹性 剪裂
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深地灰岩三轴压缩声发射特征及破坏形式试验研究 被引量:1
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作者 储超群 包兴佳 +2 位作者 毛明发 吴顺川 崔贺佳 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2049-2061,2105,共14页
为探究深地灰岩在不同围压下的破坏过程,选取了来自于云南会泽某矿1104水平的灰岩放在10、20、30、40、50、60 MPa共6种围压条件进行三轴压缩试验,并全程同步采用声发射技术监测。针对不同围压下灰岩的应力-应变、振铃计数、累计振铃计... 为探究深地灰岩在不同围压下的破坏过程,选取了来自于云南会泽某矿1104水平的灰岩放在10、20、30、40、50、60 MPa共6种围压条件进行三轴压缩试验,并全程同步采用声发射技术监测。针对不同围压下灰岩的应力-应变、振铃计数、累计振铃计数、能量计数、累计能量计数及破坏形式进行分析。研究结果表明:在不同围压条件的作用下,灰岩受轴向施压会依次历经弹性变形阶段、屈服阶段、塑性发展阶段及脆性破坏阶段4个过程;不同围压下的灰岩加载时内部裂隙发展引发的声发射能量变化和振铃计数曲线起伏有相似的变化规律,同时两者的峰值强度随着围压的增大而逐渐降低;灰岩的破坏形式以剪切破坏为主,围压为10 MPa破坏时呈“Y”形裂纹,其他围压下破坏时呈“I”形裂纹;高围压下灰岩破碎程度降低,次生裂纹的发展缓慢且更不易被破坏,抗压强度更大;灰岩破碎完整度随围压的增大而增加。 展开更多
关键词 三轴压缩 灰岩 声发射 力学特征 破坏模式
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基于层次分析法和主成分分析法的石窟砂岩风化程度评估
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作者 黄继忠 赵杰 +3 位作者 程远 甘志鑫 胡金帅 张悦 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期28-42,共15页
砂岩质石窟是典型的石窟类型之一,在长期自然环境和人类活动的双重作用下,均面临不同程度的风化问题.已有研究多采用单项检测技术评估石窟砂岩的风化程度,但单项指标往往难以全面反映真实的风化状况.为克服这一局限性,开展了不同环境下... 砂岩质石窟是典型的石窟类型之一,在长期自然环境和人类活动的双重作用下,均面临不同程度的风化问题.已有研究多采用单项检测技术评估石窟砂岩的风化程度,但单项指标往往难以全面反映真实的风化状况.为克服这一局限性,开展了不同环境下的模拟风化试验,制备了不同风化程度的砂岩样品,并选取质量、超声波速、磁化率和化学元素含量等多个指标,分别对样品进行了表征.基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和主成分分析法(principal component analysis,PCA),从主观和客观两个层面分别对石窟砂岩的风化程度进行多指标综合评估.研究结果表明,对于不同风化类型和程度的砂岩样品,AHP和PCA方法获得的综合风化程度评分具有较高的一致性.与单项检测指标相比,所提出的综合评价方法与砂岩的实际风化进程呈现更强的相关性,为石窟砂岩风化程度的精确评估提供了可靠的新方法. 展开更多
关键词 石窟砂岩 无损检测 风化评估 层次分析法 主成分分析法
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预制贯通裂缝对砂岩劈裂效果及起裂机制分析 被引量:1
12
作者 赖勇 徐国意 张帅 《中国煤炭地质》 2025年第2期34-40,共7页
预制贯通型裂缝用于钻孔劈裂岩石时有重要的辅助作用。首先对不同长度的预制贯通型裂缝岩样展开室内模型试验,再用数值模拟分析其起裂引导机制,得出结论:①预制贯通裂缝用于砂岩劈裂时破岩效果更理想,裂纹曲线更加垂直与光滑,裂缝越长... 预制贯通型裂缝用于钻孔劈裂岩石时有重要的辅助作用。首先对不同长度的预制贯通型裂缝岩样展开室内模型试验,再用数值模拟分析其起裂引导机制,得出结论:①预制贯通裂缝用于砂岩劈裂时破岩效果更理想,裂纹曲线更加垂直与光滑,裂缝越长时效果越明显;②预制贯通裂缝长度大于0.5 mm时试件在起裂阶段所需的加载力大幅下降,裂隙发育阶段所需的最大、最小主应力均有明显下降,但裂缝长度越长时下降幅值越小;③预制贯通裂缝让岩样起裂时最小主应力聚于裂缝尖端,裂缝越长,两侧最小主应力分布越对称,最小主应力最大值越小。这些成果有助于深入理解预制贯通型裂缝在钻孔劈裂岩石中的作用,为相关工程实践与理论研究提供有力依据。 展开更多
关键词 贯通型裂缝 劈裂破岩 裂纹诱导 引导机制 室内试验 数值模拟
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含水状态对硅质胶结砂岩抗拉特性的影响及颗粒流模拟
13
作者 朱作祥 骆祚森 +2 位作者 李建林 邓华锋 王乐华 《材料导报》 北大核心 2025年第9期84-92,共9页
为探究含水砂岩胶结微细观结构特征变化与抗拉特性的关系和影响机制,以三峡库区常见的硅质胶结砂岩为研究对象,开展不同含水状态下砂岩的巴西劈裂试验及微细观结构测试;基于室内试验结果,提出含水砂岩胶结软化的颗粒流数值模拟方法,开... 为探究含水砂岩胶结微细观结构特征变化与抗拉特性的关系和影响机制,以三峡库区常见的硅质胶结砂岩为研究对象,开展不同含水状态下砂岩的巴西劈裂试验及微细观结构测试;基于室内试验结果,提出含水砂岩胶结软化的颗粒流数值模拟方法,开展砂岩劈裂数值模拟分析。结果表明:(1)含水状态对砂岩的抗拉强度和破坏特征均会产生影响。从干燥到饱水状态,砂岩抗拉强度下降了49.93%,破坏形态由沿中线笔直断裂向沿中线弧状弯曲断裂转变。(2)微细观测试结果发现,随含水率增大,砂岩劈裂断面的穿颗粒断裂破坏形式逐渐减少,转化为穿颗粒断裂与沿颗粒断裂复合破坏形式,很好地解释了砂岩宏观破坏特征随含水率的变化规律。(3)试验砂岩胶结物中存在增生型和沉淀型两种硅质胶结物,增生型胶结基本不受含水状态的影响,而沉淀型胶结易遇水软化,是砂岩抗拉强度随含水率变化的重要原因。(4)PFC^(3D)模拟发现,随沉淀型胶结软化程度的增加,试样裂纹起裂点逐渐提前,沉淀型胶结断裂逐渐取代增生型胶结断裂,最大接触力不断减小,抗拉强度呈降低趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 巴西劈裂试验 含水率 砂岩 微细观结构 离散元法
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基于高阶局部最大值同步挤压变换的浅埋隧道地表高铁振动信号时频与衰减特征分析
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作者 贾宝新 翟紫薇 +3 位作者 张晶 周志扬 苑文雅 郑克楠 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期337-352,共16页
为解决浅埋隧道上覆地表采集到的高铁振动信号底噪丰富的问题,提出一种适用于浅埋隧道上覆地表高铁振动信号降噪的高阶局部最大值同步挤压变换方法。首先,引入高阶调制算子推导高阶估算瞬时频率,结合局部最大值同步挤压变换推导出高阶... 为解决浅埋隧道上覆地表采集到的高铁振动信号底噪丰富的问题,提出一种适用于浅埋隧道上覆地表高铁振动信号降噪的高阶局部最大值同步挤压变换方法。首先,引入高阶调制算子推导高阶估算瞬时频率,结合局部最大值同步挤压变换推导出高阶局部最大值同步挤压变换,通过数值模拟多分量加噪信号验证该方法的抗噪性;随后,对高铁振动信号进行相关时频分析、处理,对比验证高阶局部最大值同步挤压变换的降噪效果和适用效果;最后,基于此方法对高铁振动信号的时频及衰减特征进行分析。研究可为隧道场地高铁振动信号提供一种谱精度高、降噪效果好的时频分析方法,并为隧道场地中高铁振动的环境影响研究提供理论分析基础。 展开更多
关键词 高铁振动信号 高阶局部最大值同步挤压变换 时频分析 降噪效果 衰减特征
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云冈洞窟壁面水分变化规律与砂岩风化特征分析
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作者 张悦 胡振坤 +4 位作者 陈童心 汤凯晨 闫宏彬 程远 黄继忠 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期487-497,共11页
云冈石窟开凿于砂岩地层中,具有极其重要的文物价值,但因长期遭受自然因素影响,风化现象十分严重.针对第9窟诵经道北壁,综合采用微波测湿、显微和X射线荧光等技术开展无损检测,获取岩壁的水分时空分布、溶液化学性质以及砂岩风化特征,... 云冈石窟开凿于砂岩地层中,具有极其重要的文物价值,但因长期遭受自然因素影响,风化现象十分严重.针对第9窟诵经道北壁,综合采用微波测湿、显微和X射线荧光等技术开展无损检测,获取岩壁的水分时空分布、溶液化学性质以及砂岩风化特征,并结合环境条件探讨水岩作用影响下的砂岩劣化机理.结果表明,岩壁含水量分布存在时空差异,底部普遍比上部潮湿,降雨导致的空气相对湿度波动会引起浅表层砂岩含水量的明显变化,并且在表面出现水膜覆盖和水滴附着现象;风化砂岩内含有大量可溶盐,壁面水溶液呈碱性,主要化学元素包括Mg、S、Na、Ca、Cl、K,其中Mg、S含量远高于其他元素;风化病害形式以粉状和片状为主,微观结构多为疏松、开裂状态,颜色差异与物质组成有关;干湿循环和化学溶蚀是造成诵经道壁面风化的关键因素.研究成果可为类似的石质文物预防性保护提供数据支持和理论参考. 展开更多
关键词 石窟 化学溶液 无损检测 风化病害 文物保护
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常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型
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作者 张亮亮 程桦 +1 位作者 姚直书 王晓健 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2011-2022,共12页
为弥补常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型较少及其精度不高等不足,基于Norton蠕变本构关系,将Kachanov岩石蠕变破坏时间函数的蠕变应力用等速蠕变速率函数替换,建立常规三轴压缩条件下一种新的岩石蠕变破坏时间预测模型,提出... 为弥补常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型较少及其精度不高等不足,基于Norton蠕变本构关系,将Kachanov岩石蠕变破坏时间函数的蠕变应力用等速蠕变速率函数替换,建立常规三轴压缩条件下一种新的岩石蠕变破坏时间预测模型,提出了模型参数确定方法并分析了其影响因素。开展砂质泥岩常规三轴压缩蠕变试验,同时统计5种不同类型岩石蠕变破坏时间试验数据,对新建模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:常规三轴压缩条件下,岩石等速蠕变速率的对数与其蠕变破坏时间的对数呈线性关系;新建模型可以削弱试样之间非均质性和不均匀性给预测结果带来的不利影响,其适用性相对于从蠕变应力角度建立的预测模型更加广泛;6种不同类型岩石蠕变试验结果与新建模型预测结果基本吻合,验证了其精确性和合理性。 展开更多
关键词 岩石蠕变 损伤率 Norton方程 蠕变速率 破坏时间
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纵向槽钢对隧道力学性能影响的计算方法
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作者 江学辉 罗如平 +2 位作者 罗文俊 邓文武 胡瑞奇 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期165-173,共9页
为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧... 为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧道管片接缝张开量及等效抗弯刚度的经典理论计算结果进行对比,验证所提计算方法的可靠性,并进一步分析纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量及隧道结构设计参数对隧道力学性能的影响。计算结果表明:纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量与隧道等效抗弯刚度呈线性正比例,与管片接缝张开量呈线性反比例,且隧道结构本身的设计参数对隧道管片接缝张开量、等效刚度有显著的影响,应依据隧道结构本身设计参数选择合适的纵向槽钢加固方案。该计算方法可快速准确地评估纵向槽钢对盾构隧道的影响,可用于隧道加固工程。 展开更多
关键词 纵向槽钢 盾构隧道 隧道刚度 管片接缝张开量 计算方法
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非关联流动法则下浅埋偏压矩形隧道围岩压力上限分析方法
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作者 魏雯 温鹏铭 +1 位作者 张森华 邓涛 《福州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期470-477,共8页
以浅埋偏压矩形隧道为研究对象,基于非关联流动法则和极限分析法,通过构建浅埋偏压矩形隧道的破坏模式,推导静力工况下矩形隧道围岩压力的表达式;采用非线性规划方法,对获得的隧道围岩压力目标函数进行优化计算.研究结果表明,与其他方... 以浅埋偏压矩形隧道为研究对象,基于非关联流动法则和极限分析法,通过构建浅埋偏压矩形隧道的破坏模式,推导静力工况下矩形隧道围岩压力的表达式;采用非线性规划方法,对获得的隧道围岩压力目标函数进行优化计算.研究结果表明,与其他方法相比,本方法的计算结果更接近规范法所计算出的计算值.同一条件下若采用相关联流动法则将显著高估隧道围岩的剪胀性,围岩破坏范围将缩小,竖向围岩压力减小.埋深、地形偏压角和围岩抗剪强度参数均对浅埋偏压矩形隧道围岩压力和破坏特征存在显著影响. 展开更多
关键词 浅埋偏压隧道 非关联法则 围岩压力 上限定理
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随机裂隙岩体滚刀破岩过程离散元模拟研究
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作者 苗日成 唐贝 +2 位作者 祁飞 江志安 崔溦 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期541-552,共12页
岩体裂隙对隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)滚刀破岩的施工效率和施工安全有显著影响。采用Monte Carlo方法建立了随机裂隙岩体离散元模型,通过单轴压缩试验模拟,构建了随机裂隙几何参数(倾角、直径、密度)与岩体力学性能(... 岩体裂隙对隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)滚刀破岩的施工效率和施工安全有显著影响。采用Monte Carlo方法建立了随机裂隙岩体离散元模型,通过单轴压缩试验模拟,构建了随机裂隙几何参数(倾角、直径、密度)与岩体力学性能(强度、弹性模量)的关系。在此基础上,模拟了TBM滚刀对随机裂隙岩体的破碎过程。结果表明:随机裂隙的倾角、直径、密度与岩体强度、弹性模量间存在明显的线性相关性,构建了裂隙岩体等效力学参数的多元线性回归预测模型;滚刀破岩过程中,岩体破碎比能随着裂隙倾角的增大而增大,随裂隙直径和密度的增大而先减小后增大;基于数值模拟结果,在东北工学院破岩力预测模型中引入岩体强度修正系数和破岩力修正系数,提出了考虑随机裂隙影响的岩体破岩力计算公式。 展开更多
关键词 随机裂隙岩体 破岩 离散元 破岩力 TBM
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基于数字钻进的砂化白云岩工程特性原位评价方法研究
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作者 陈思洋 齐吉琳 +2 位作者 肖浩汉 李秀文 曹瑞琅 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期438-448,共11页
针对砂化白云岩工程特性原位快速评价难题,本研究结合数字钻进技术与X射线衍射分析,突破传统室内试验的局限,揭示钻进参数与矿物成分的内在关联探究其工程特性。依托西南某引水工程,基于潜孔钻机搭载的数字钻进系统开展原位试验,结合X... 针对砂化白云岩工程特性原位快速评价难题,本研究结合数字钻进技术与X射线衍射分析,突破传统室内试验的局限,揭示钻进参数与矿物成分的内在关联探究其工程特性。依托西南某引水工程,基于潜孔钻机搭载的数字钻进系统开展原位试验,结合X射线衍射分析矿物成分,探究砂化白云岩工程特性,结果表明:钻进速度可有效表征砂化白云岩的空间变异性和结构特征。不同砂化程度白云岩均以白云石为主,差异主要体现在黏土矿物含量上。基于钻进速度与黏土矿物的定量关系,提出砂化程度分级标准,划分为四级,不同等级对应不同的钻进速度区间。该方法突破了传统室内试验的局限,实现了钻进过程中基于矿物成分的白云岩工程特性原位实时评价,为砂化白云岩工程特性的快速识别提供了理论支撑和技术手段,具有显著的工程应用价值。 展开更多
关键词 砂化白云岩 黏土矿物成分 数字钻进 原位评价 X射线衍射
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