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我国煤矿冲击地压的现状、问题与思考
1
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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基于Stacking算法与钻进参数的岩石单轴抗压强度预测
2
作者 岳中文 龙思晨 +5 位作者 闫逸飞 张梦佳 胡昊 薛克军 马文彪 李杨 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2026年第1期198-207,共10页
针对传统岩石强度参数测试方法周期长、成本高的问题,本文提出一种基于Stacking集成算法的新型岩石单轴抗压强度预测方法。通过自主研发的岩石数字钻探测试系统,对不同强度材料的组合试件开展数字钻探试验;选择4种不同的机器学习算法(... 针对传统岩石强度参数测试方法周期长、成本高的问题,本文提出一种基于Stacking集成算法的新型岩石单轴抗压强度预测方法。通过自主研发的岩石数字钻探测试系统,对不同强度材料的组合试件开展数字钻探试验;选择4种不同的机器学习算法(包括支持向量机、随机森林、LightGBM和BP-神经网络),利用钻进数据训练相应的算法模型,探究钻进速度、扭矩和推进力与岩石单轴抗压强度之间的关系;采用双层Stacking框架融合4种抗压强度预测模型,构建集成算法模型,以解决单一算法模型预测精度不足、泛化能力差的问题。研究结果表明,Stacking算法模型在不同转速下对岩石单轴抗压强度的预测性能优异,300 r/min转速与400 r/min转速下对不同试件的单轴抗压强度预测结果决定系数R2基本高于0.9,优于其他4种基学习器,且平均绝对误差占实际强度值的比例小于5%。现场应用表明,Stacking算法模型能有效预测巷道岩层的岩石单轴抗压强度,可为岩体随钻探测研究提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 钻进参数 Stacking算法 强度预测 集成学习 模型融合
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微波辐射参数及冷却方式对石英型赤铁矿石损伤的试验研究
3
作者 王泽 康健婷 +4 位作者 康天合 朱文庆 郭力宁 邓杰 汪家畅 《太原理工大学学报》 北大核心 2026年第1期60-69,共10页
【目的】探讨更有效的辅助开采与破碎坚硬铁矿石的方法并为工程参数优化提供理论依据。【方法】利用自行研制的单模微波发生器进行了不同微波功率、辐射时间及不同冷却方式下石英型赤铁矿石升温特性、裂隙、损伤演化规律的试验研究。【... 【目的】探讨更有效的辅助开采与破碎坚硬铁矿石的方法并为工程参数优化提供理论依据。【方法】利用自行研制的单模微波发生器进行了不同微波功率、辐射时间及不同冷却方式下石英型赤铁矿石升温特性、裂隙、损伤演化规律的试验研究。【结果】结果表明:在试验条件下石英型赤铁矿石试样整体温度随微波功率及辐射时间的增加而线性规律升高;试样裂隙宽度、裂隙体积占比、裂隙分布复杂度的分形维数随冷却降温幅度及降温速率的增加呈线性规律增加;微波辐射功率3 kW、辐射时间3 min后的试样经自然冷却、泡水冷却、液氮冷却10 min、液氮冷却2 h后的波速分别下降了64.7%、73.9%、78.7%、83.9%,试样累计损伤因子分别为0.88、0.92、0.95、0.97。【结论】试验结果可为工程实际中选用微波辐射作为石英型赤铁矿石的辅助破岩方法及参数优化提供基础理论依据。 展开更多
关键词 微波辅助破岩 红外热成像 CT扫描 分形维数 超声波测速
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红层泥岩单轴膨胀力测试方法改进
4
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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危岩崩塌微震监测现场试验研究
5
作者 苏国韶 黄吕 +2 位作者 牛文静 许华杰 黄京华 《工程勘察》 2026年第2期9-15,30,共8页
针对传统变形监测技术不适用于突发性强、失稳前夕变形小的危岩崩塌监测与预警问题,依托某高速公路采石场边坡,开展了危岩崩塌过程微震监测现场试验。试验结果表明:根据微震信号演化特征,将危岩崩塌孕育过程分为“缓慢启裂、加速开裂、... 针对传统变形监测技术不适用于突发性强、失稳前夕变形小的危岩崩塌监测与预警问题,依托某高速公路采石场边坡,开展了危岩崩塌过程微震监测现场试验。试验结果表明:根据微震信号演化特征,将危岩崩塌孕育过程分为“缓慢启裂、加速开裂、贯通崩塌”三个阶段,不同阶段的微震信号活跃度、主频、幅值、张拉剪切型信号占比等特征具有显著差异;危岩崩塌前夕,微震信号具有低频与高幅值信号数量增大、b值连续下降、信号活跃度短时激增、剪切型信号比例显著增加等特征,为基于微震信号的危岩崩塌预警标准建立提供了科学依据。 展开更多
关键词 危岩 崩塌 监测 微震
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基于正交设计的软岩相似材料配比试验研究
6
作者 林荔榕 任小朋 +4 位作者 魏涛 张迎宾 俞强山 陈强 刘永航 《实验力学》 北大核心 2026年第1期111-125,共15页
为了能够选择合理的软岩相似材料配比,以确保模型试验结果的可靠,考虑到软岩强度低、亲水性强,在地震力、水力等外部荷载作用下易引发滑坡,本文在传统相似材料的基础上加入膨润土模拟软岩亲水特性,基于3因素4水平的正交设计开展相似材... 为了能够选择合理的软岩相似材料配比,以确保模型试验结果的可靠,考虑到软岩强度低、亲水性强,在地震力、水力等外部荷载作用下易引发滑坡,本文在传统相似材料的基础上加入膨润土模拟软岩亲水特性,基于3因素4水平的正交设计开展相似材料配比试验,对16组不同配合比的试样进行密度、抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角5项物理力学性能指标测试,并通过极差和方差分析法对上述物理力学参数进行了敏感性分析。研究结果显示:不同配合比的相似材料的物理力学参数分布范围广,能够基本满足滑坡模型试验对软岩相似材料的需求;相似材料密度对膨润土掺量和甘油含量的敏感程度高,抗压强度和弹性模量都受到甘油含量的显著影响,黏聚力随甘油含量和膨润土掺量的改变会发生明显的变化,内摩擦角随甘油含量增加而减小,随骨胶比增大呈现先增大后减小趋势。本文研究结果可为滑坡模型试验中的软岩相似材料配比提供参考。 展开更多
关键词 相似材料配比 正交试验 软岩 敏感性分析
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弱酸性水环境下层理白云岩溶蚀-渗透特性试验
7
作者 李佳艳 左双英 +1 位作者 吴宗琴 龙举 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第6期2535-2543,共9页
贵州省碳酸盐岩广泛分布,在地下水的溶蚀-渗流作用下,容易引发隧道涌水、水库渗漏、岩体失稳等工程地质问题。为了研究层状白云岩在弱酸性水溶蚀条件下的渗透特性演化规律,通过自制流动溶蚀系统开展不同工况组合的室内溶蚀和渗透试验,... 贵州省碳酸盐岩广泛分布,在地下水的溶蚀-渗流作用下,容易引发隧道涌水、水库渗漏、岩体失稳等工程地质问题。为了研究层状白云岩在弱酸性水溶蚀条件下的渗透特性演化规律,通过自制流动溶蚀系统开展不同工况组合的室内溶蚀和渗透试验,并辅以核磁共振、电镜扫描、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等微观试验,探讨白云岩溶蚀-渗透特性演化规律。结果表明:随着围压增加,白云岩的渗透率有所降低,低围压条件下岩样渗透率变化更加敏感;在弱酸性条件下,层理倾角为67.5°和90°的白云岩溶蚀更明显,易形成溶孔和溶隙,增强连通性,使渗透液更倾向于沿层理倾角大的方向流动,导致这些方向的渗透率更高;建立了白云岩岩样渗透率与渗透围压、层理倾角之间的数学关系式,揭示了渗透率演化规律;白云岩的溶解过程具有明显的选择性,倾向于优先溶解晶体的表面、节理和裂隙以及颗粒的边缘,后逐渐发展至基质颗粒溶解。整个过程其实是水-岩发生化学溶蚀、生成物迁移、沉淀的过程,在层理倾角、流速的共同影响下,反应充分时,生成的反应物堆积在部分孔隙中,导致渗透率降低。可见研究结果对岩溶地区碳酸盐岩渗流特性演化规律的认识有一定意义。 展开更多
关键词 层理白云岩 弱酸性溶蚀 渗透试验 电镜扫描 X射线衍射
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软岩刚度条件下锚固系统受拉力学响应及破坏机制研究
8
作者 张强强 张传庆 +4 位作者 崔强 向天兵 王超 叶金萍 朱训国 《岩土力学》 北大核心 2026年第2期581-594,606,共15页
锚固系统的抗拉拔性能是评估其岩体加固效果的关键指标。然而,作为应用最广泛的研究方法,现有拉拔试验在模拟实际岩体刚度、揭示径向力学响应及分析破坏模式等方面仍存在不足。为解决这些问题,设计了铝套筒与岩石组合体以模拟软岩环境,... 锚固系统的抗拉拔性能是评估其岩体加固效果的关键指标。然而,作为应用最广泛的研究方法,现有拉拔试验在模拟实际岩体刚度、揭示径向力学响应及分析破坏模式等方面仍存在不足。为解决这些问题,设计了铝套筒与岩石组合体以模拟软岩环境,并开展了软岩环境刚度下锚固系统的拉拔试验。试验结果表明:在软岩环境中,锚固系统的破坏模式主要分为岩石胀裂型破坏和岩石未裂型破坏,其拉拔荷载曲线分别呈现峰后骤降型和峰后缓降型特征;径向应力与破坏模式之间存在显著关联性,岩石胀裂型破坏的径向应力峰值分布在4~10 MPa区间,而岩石未裂型破坏的径向应力峰值则为2~4 MPa;此外,锚固长度对峰值荷载的影响最为显著,而锚固长度和砂浆强度则是影响锚固系统破坏模式的主要因素。 展开更多
关键词 软岩 锚固系统 围岩刚度 破坏特征 力学响应
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含软弱夹层砂岩声发射特性及破裂演化机制
9
作者 黄剑斌 宋勇军 +3 位作者 刘成勇 王翰秋 王双龙 晁伟杰 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第8期3439-3451,共13页
为深入研究含软弱夹层砂岩在破坏过程中的力学特性和破裂演化机制,开展完整砂岩和含不同倾角(0°、30°、45°、60°和90°)软弱夹层砂岩的三轴声发射试验。综合分析声发射振铃计数、b值前兆特征、AF-RA裂纹分类及... 为深入研究含软弱夹层砂岩在破坏过程中的力学特性和破裂演化机制,开展完整砂岩和含不同倾角(0°、30°、45°、60°和90°)软弱夹层砂岩的三轴声发射试验。综合分析声发射振铃计数、b值前兆特征、AF-RA裂纹分类及三维定位分布,研究了夹层倾角对砂岩破坏特性的影响。结果表明:软弱夹层的存在显著改变了砂岩力学响应特征,使得砂岩的峰值强度与弹性模量随夹层倾角呈U形分布规律。其中,60°倾角夹层砂岩的峰值强度最低,较完整砂岩降低了62.3%;而90°倾角夹层砂岩峰值强度接近完整砂岩。声发射振铃计数的变化规律揭示了夹层砂岩破坏模式的差异。低倾角和高倾角夹层砂岩因发生贯通砂岩的破坏,呈现出脆性破坏特征;中等倾角夹层砂岩因沿夹层发生剪切滑移破坏,展现出延性特征。砂岩的裂纹扩展以剪切裂纹为主,其占比范围为63.3%~86.7%。中等倾角夹层砂岩裂纹沿夹层密集分布;90°倾角夹层砂岩形成应力拱拉裂破坏,裂纹沿夹层和宏观裂隙附近均有分布。声发射b值在破坏前出现突降,30°倾角夹层砂岩预警时间在破坏前500 s。基于摩尔-库伦准则的理论模型表明,60°倾角砂岩因剪切滑移效应最易失稳。采用半逆解法对软弱夹层进行解析计算,可预测不同工况下砂岩破坏模式。研究成果可为岩土工程稳定性评估及灾变预警提供关键参数与分析方法。 展开更多
关键词 软弱夹层 三轴压缩 声发射 三维定位 破裂演化
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真三轴条件下双裂隙红砂岩岩爆破坏特征试验研究
10
作者 毕科 李克钢 李明亮 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期121-130,共10页
岩爆已经成为地下工程建设中不可忽视的地质灾害。通过开展含不同预制裂隙红砂岩的真三轴五面加载一面临空岩爆试验,并借助高速摄像系统和声发射系统,对比分析不同裂隙试样的应力-应变力学特征、岩爆的发育过程特征、母岩形态破坏特征... 岩爆已经成为地下工程建设中不可忽视的地质灾害。通过开展含不同预制裂隙红砂岩的真三轴五面加载一面临空岩爆试验,并借助高速摄像系统和声发射系统,对比分析不同裂隙试样的应力-应变力学特征、岩爆的发育过程特征、母岩形态破坏特征、声发射演化特征。结果表明:(1)不同倾角裂隙岩石的弹性模量、峰值应力和峰值应变均随着裂隙倾角的增加呈现出先减少后增加再减弱的变化趋势,而损伤系数则呈现出相反的变化规律;(2)不同裂隙试样其弹射动态过程大都经历了岩石小颗粒弹射阶段、岩石断裂阶段、岩石整体破坏阶段共3个阶段;(3)不同母岩的破坏模式为临空面和靠近临空面周围的破坏特征主要为张拉作用导致的劈裂破坏,远离临空面的破坏特征主要为剪切作用导致的剪切破坏。且裂隙之间的相互作用随着裂隙倾角的增加而增加;(4)在外界应力的持续加载过程中,绝对能量和声发射撞击数会出现一个极值跳跃期,其对应的是岩石的岩爆破坏阶段。研究成果可为采空区中可见复杂裂隙网络岩体岩爆灾害的发生规律提供理论依据。 展开更多
关键词 岩爆 红砂岩 双裂隙 真三轴 声发射
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花岗岩水力裂缝扩展特征与声发射行为对加载边界条件的响应研究
11
作者 薛亚斐 陈文毅 +4 位作者 莫邵元 张璐 王子恒 郭鹏 郑博 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期69-78,共10页
水力压裂是干热岩地热资源开发的关键技术,明确其裂缝扩展机制对优化储层压裂设计具有重要理论意义。本文通过对花岗岩开展真三轴水力压裂试验,系统研究了地应力对水力裂缝扩展行为的控制作用;采用三维激光扫描仪精确获取裂缝面形态,分... 水力压裂是干热岩地热资源开发的关键技术,明确其裂缝扩展机制对优化储层压裂设计具有重要理论意义。本文通过对花岗岩开展真三轴水力压裂试验,系统研究了地应力对水力裂缝扩展行为的控制作用;采用三维激光扫描仪精确获取裂缝面形态,分析了裂缝产状要素(倾向、倾角)对地应力的响应规律,并结合声发射监测揭示了压裂全过程岩石的损伤演化特征。结果表明:地应力状态对裂缝的起裂、扩展与最终形态起决定性作用,在高垂向应力差条件下可形成高倾角贯穿裂缝;裂缝走向随水平应力差的增大呈现规律性偏转;同时,花岗岩压裂过程中表现出显著的声发射滞后现象,即主破裂发生与泵压下降后,声发射活动仍持续较长时间,表明破裂后亚临界扩展与摩擦滑动仍在继续。本研究揭示了干热岩储层压裂过程中的裂缝演化与声发射响应规律,可为压裂施工的微震监测解释及储层长期稳定性评估提供实验依据。 展开更多
关键词 地应力 花岗岩 水力裂缝 声发射 真三轴
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单轴压缩条件下含水平单薄层膏盐泥岩力学特性试验研究
12
作者 汤艳春 幸子游 +1 位作者 王庆茹 肖勇 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期75-82,共8页
含薄层膏盐泥岩是我国红层区水利水电工程建设集中流域的典型“软夹硬”复合岩体,其力学特性较为复杂.本文采用自制全过程全方位变形破坏测量岩石单轴试验仪,对含薄层膏盐泥岩开展单轴压缩试验,研究其变形破坏机制及力学特性.研究结果表... 含薄层膏盐泥岩是我国红层区水利水电工程建设集中流域的典型“软夹硬”复合岩体,其力学特性较为复杂.本文采用自制全过程全方位变形破坏测量岩石单轴试验仪,对含薄层膏盐泥岩开展单轴压缩试验,研究其变形破坏机制及力学特性.研究结果表明:试样侧面形态呈“葫芦”状,随泥岩岩块含水量ω增加,特征愈加明显;干燥时与纯泥岩侧面形态一致,ω增加时两者侧向变形差异愈大,塑限含水量时,两者最大侧向变形分别为2.0~2.4、1.6~1.8 mm;薄层膏盐岩对试样力学破坏有阻碍效应,随薄层膏盐岩厚度D增加,其阻碍效应更显著(D为1 mm时,薄层易破坏甚至错断(ω<6%);D为4 mm时,薄层不破坏且阻碍效应显著);薄层膏盐岩增强了试样整体强度,最大轴向应力值随D增加而增加;与纯泥岩相比,D为1和4 mm时,最大轴向应力值分别增加了8.5%~11.9%和45.2%~50.3%.所取得的研究成果可为大变形复合软岩试验研究提供理论依据和试验思路. 展开更多
关键词 含薄层膏盐泥岩 泥岩岩块含水量 薄层膏盐岩厚度 全过程全方位变形破坏
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基于博弈论-改进未确知测度理论的隧道岩爆烈度等级预测
13
作者 代文强 高飞 刘哲 《路基工程》 2026年第1期26-32,共7页
提出一种岩爆烈度的预测模型,分别采用AHP层次分析法、熵权法确定主观、客观权重,通过博弈论的思想得到综合权重;采用闵可夫斯基距离公式改进未确知测度理论,从而优化属性识别模式;分析岩爆的产生机理和关键影响因素,选取岩石力学性质... 提出一种岩爆烈度的预测模型,分别采用AHP层次分析法、熵权法确定主观、客观权重,通过博弈论的思想得到综合权重;采用闵可夫斯基距离公式改进未确知测度理论,从而优化属性识别模式;分析岩爆的产生机理和关键影响因素,选取岩石力学性质、围岩及应力等5项评价指标;通过20组工程岩爆数据对提出模型进行验证,改进后的评价模型准确率高达95%。 展开更多
关键词 岩爆烈度 博弈论 组合权重 岩爆预测 熵权法 评价指标
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水岩作用下变粒岩力学特性与局部损伤演化规律研究
14
作者 王鲁男 庞一博 +2 位作者 尹晓萌 张家豪 白洪瑜 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第2期375-385,共11页
水岩作用是深部地下工程围岩损伤失稳的重要诱发因素。采用单轴压缩试验、数字图像相关技术及微观结构测试,研究在不同溶液长期浸泡下变粒岩力学性质、局部损伤及微观结构的变化规律,探讨水岩作用对力学特性与损伤演化规律的影响机制。... 水岩作用是深部地下工程围岩损伤失稳的重要诱发因素。采用单轴压缩试验、数字图像相关技术及微观结构测试,研究在不同溶液长期浸泡下变粒岩力学性质、局部损伤及微观结构的变化规律,探讨水岩作用对力学特性与损伤演化规律的影响机制。结果表明:随着浸泡时间的增长,变粒岩的弹性模量和单轴抗压强度非线性降低,相应的劣化度非线性增加;矿井水条件下力学性质的劣化程度高于蒸馏水条件,但浸泡150 d后两者差距可以忽略。随着轴向加载的进行,应变场经历从均匀化到局部化再到破裂的过程,局部损伤发育水平逐渐升高,表现为损伤强度因子非线性增大、峰值应力后剧增,而损伤局部化因子波动性减小、峰值应力后持续下降。同时,水岩作用对局部损伤发育具有促进作用,峰值应力处的损伤发育水平随浸泡时间的增长而升高,矿井水的促进作用更明显。此外,变粒岩内水敏性物质与溶液发生水岩反应,造成孔隙发育,孔径增大,微观结构趋于破碎,且矿井水对微观结构的劣化更显著。 展开更多
关键词 变粒岩 水岩作用 力学特性 局部损伤 微观结构
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含不同倾角单裂隙白砂岩单轴压缩试验研究
15
作者 赵枭斐 郑超 +1 位作者 郑光 贾鑫禄 《河南城建学院学报》 2026年第1期38-44,共7页
为探究含不同倾角单裂隙白砂岩的力学特性与破坏特征,以深层煤矿中含0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°裂隙的白砂岩试件为研究对象,将无裂隙白砂岩试件作为对照组进行单轴压缩试验。结果表明:裂隙... 为探究含不同倾角单裂隙白砂岩的力学特性与破坏特征,以深层煤矿中含0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°裂隙的白砂岩试件为研究对象,将无裂隙白砂岩试件作为对照组进行单轴压缩试验。结果表明:裂隙倾角对试件的峰值应力、弹性模量与破坏模式具有显著控制作用;随着倾角的增大,峰值应力呈先缓后急的S形增长,为对照组的54%~98%;弹性模量呈三次非线性变化特征,在倾角为15°时最低(4.17 GPa),较对照组下降约48%;破裂模式随裂隙倾角发生规律转变,0°、15°、30°倾角时为张拉主导的翼裂纹扩展,45°、60°、75°倾角时为拉剪复合型破坏,最终演变为90°倾角时剪切主导的贯通型破坏。 展开更多
关键词 白砂岩 裂隙倾角 单轴压缩 峰值应力 弹性模量 破裂模式
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基于岩心流动试验的德州市馆陶组松散砂岩渗透性分析
16
作者 刘毅 杜金亮 +4 位作者 段晓飞 王学鹏 张航星 黄星 战静华 《山东国土资源》 2026年第2期59-67,共9页
为揭示地热回灌过程中馆陶组松散砂岩渗透性演化机制,以山东德州馆陶组未固结砂岩(φ25 mm×50 mm)为研究对象,采用岩心流动仪开展多因素控制试验,系统分析温度(20~100℃)、围压(5~20 MPa)及注入速率(1.0~2.5 mL/min)对渗透率的影... 为揭示地热回灌过程中馆陶组松散砂岩渗透性演化机制,以山东德州馆陶组未固结砂岩(φ25 mm×50 mm)为研究对象,采用岩心流动仪开展多因素控制试验,系统分析温度(20~100℃)、围压(5~20 MPa)及注入速率(1.0~2.5 mL/min)对渗透率的影响规律。结果表明:温度升高会导致岩石渗透率整体下降,这与岩石颗粒热膨胀效应密切相关,且温度越高砾石排出量越大。德州馆陶组未固结砂岩埋深1311~1312 m,内部孔隙闭合的临界压力约为15 MPa,此时孔隙结构发生临界闭合,渗透率骤降48.9%。低注入速率下松散砂岩渗透率变化微弱可忽略,但注入速率提升会显著增加流体携砾量,影响岩体整体渗透率。推测高注入速率为诱发回灌井近井地带堵塞的主导因素,推荐采用“先低后稳、阶梯提升”的注入方法。 展开更多
关键词 地热资源 未固结砂岩 渗透性 岩心流动试验 山东德州
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冻融花岗斑岩三轴压缩破坏特征宏细观试验研究
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作者 崔子健 刘畅 《吉林水利》 2026年第3期6-12,共7页
通过27次冻融试验与5级围压(5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa)下三轴压缩试验,结合扫描电镜(SEM)细观观测,系统分析冻融作用下岩石物理力学性质变化与破坏机制。结果表明:冻融循环后纵波波速平均下降11.91%,质量先增后减,内部孔隙与... 通过27次冻融试验与5级围压(5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa)下三轴压缩试验,结合扫描电镜(SEM)细观观测,系统分析冻融作用下岩石物理力学性质变化与破坏机制。结果表明:冻融循环后纵波波速平均下降11.91%,质量先增后减,内部孔隙与裂隙显著发育;三轴抗压强度随围压升高而增加,但饱和与冻融状态峰值强度较自然状态分别降低约9.4%和39.1%,弹性模量降低、泊松比增大,表明冻融作用显著削弱岩石刚度并增强塑性变形能力;宏观破坏模式由脆性剪切向脆-塑性及多裂纹复杂破坏转变;细观上孔隙增多、微裂隙网络发育,破裂面粗糙伴粉末碎屑,破坏机制以剪切为主。研究揭示了冻融花岗斑岩宏细观损伤协同演化规律,为寒区岩体工程稳定性评价提供理论依据。 展开更多
关键词 冻融循环 三轴压缩 扫描电镜 弹性模量
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不同水压下饱和砂岩分级加载蠕变特性研究 被引量：2
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作者 郭永成 王树楠 +2 位作者 李建林 胡鹏 王兴霞 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第3期910-916,共7页
三峡库区库岸边坡消落带内部岩体在水位升降过程中长期处于饱和状态,为研究内部岩体的变形特性,通过选取库岸边坡岩体,按照相关规程制成标准岩样,利用TOP INDUSTRIE多功能岩石三轴测试系统,开展了无水压、有水压和循环水压3种状态下的... 三峡库区库岸边坡消落带内部岩体在水位升降过程中长期处于饱和状态,为研究内部岩体的变形特性,通过选取库岸边坡岩体,按照相关规程制成标准岩样,利用TOP INDUSTRIE多功能岩石三轴测试系统,开展了无水压、有水压和循环水压3种状态下的饱和砂岩蠕变试验。结果表明:(1)饱和砂岩蠕变变形量在循环水压状态下最大,有水压状态下次之,无水压状态下最小;(2)饱和砂岩稳态蠕变速率的大小与蠕变变形量大小存在正相关性;(3)循环水压对饱和砂岩环向变形的影响大于对轴向变形的影响,在破坏应力等级阶段,循环水压对饱和砂岩环向变形的加剧作用明显;(4)循环水压大幅降低了饱和砂岩的长期强度,循环水压下的饱和砂岩最先破坏。 展开更多
关键词 水压 蠕变 饱和砂岩 速率 长期强度
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城市小净距隧道运营期渗流场-应力场演变规律及防排水结构优化 被引量：1
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作者 陈子全 何川 +3 位作者 喻炳鑫 李铮 张航 刘冒佚 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1572-1582,共11页
复杂水文地质环境富水隧道在运营期的结构安全问题及其与地下水环境的互馈机制受到越来越多的重视。为探究城市小净距隧道在运营期的渗流场-应力场演变规律并提出合理的防排水方法,基于重庆市科学城隧道开展了变水头及强降雨条件下的渗... 复杂水文地质环境富水隧道在运营期的结构安全问题及其与地下水环境的互馈机制受到越来越多的重视。为探究城市小净距隧道在运营期的渗流场-应力场演变规律并提出合理的防排水方法,基于重庆市科学城隧道开展了变水头及强降雨条件下的渗流模型试验与数值模拟研究,揭示了衬砌水压力与围岩压力的演变过程,提出了一种基于排水量-结构安全性协同调控的地下水环境保护主动控制技术。研究结果表明:城市小净距隧道左右洞形成的降水漏斗在空间上部分重叠并相互影响,水压力在水平方向呈“W”形分布,随着埋深增大或减小逐渐演变为下凹弧形,其水平方向影响范围超过80 m。注浆圈对水压力与围岩压力的折减效果随着水头高度的增加而减弱,水头高度为30~50 m时注浆圈对总荷载的折减比例约为18.6%~40%。小净距隧道衬砌荷载分布呈现出显著的非对称性。强降雨过程中,衬砌荷载演变可划分为缓慢增长、快速增长、逐渐稳定3个阶段,高水压引发的二次衬砌开裂和突水灾害主要集中在拱腰、拱脚和隧道底部。高水压地段建议增设衬砌底部排水盲管,生态环境敏感区隧道地下水排放需采取主动调控技术,从而保护地下水环境的生态平衡。 展开更多
关键词 城市小净距隧道 运营期 渗流场-应力场 衬砌力学性能 防排水结构 主动调控
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分级循环荷载下红砂岩力学响应及非线性损伤本构模型
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作者 张海 薛大为 +3 位作者 刘先林 邵羽 米德才 吕玺琳 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2026年第1期251-265,共15页
针对循环应力导致地下工程岩体损伤问题,开展分级循环荷载试验,研究了不同围压条件下红砂岩的非弹性变形和非线性动力特性.研究结果表明,随着围压增加,红砂岩试样的峰值偏应力增大,破坏模式从拉伸-劈裂转变为剪切破坏.岩样变形包括裂纹... 针对循环应力导致地下工程岩体损伤问题,开展分级循环荷载试验,研究了不同围压条件下红砂岩的非弹性变形和非线性动力特性.研究结果表明,随着围压增加,红砂岩试样的峰值偏应力增大,破坏模式从拉伸-劈裂转变为剪切破坏.岩样变形包括裂纹闭合、稳定发展及不稳定扩展3个阶段,且闭合应力和扩容应力随围压增加而增大,而闭合应力比和扩容应力比保持稳定.动模量和阻尼比随围压增加而增大,动泊松比则减小.循环荷载作用下,随着偏应力水平提高,岩样的动模量先增大后减小,阻尼比和动泊松比则分别呈波动增加和持续增加趋势,净残余应变和疲劳应变占比增加.随着围压增加,总能量、弹性应变能和耗散能均呈上升趋势.基于统计损伤力学和Weibull分布,采用Drucker-Prager屈服准则,建立了一个非线性损伤本构模型,模拟得到的应力-应变关系与试验数据吻合. 展开更多
关键词 红砂岩 分级循环荷载 三轴试验 损伤演化 本构模型
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