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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
1
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
2
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
3
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
4
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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真三轴条件下双裂隙红砂岩岩爆破坏特征试验研究
5
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
6
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
7
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
8
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
9
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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基于岩心流动试验的德州市馆陶组松散砂岩渗透性分析
10
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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不同水压下饱和砂岩分级加载蠕变特性研究 被引量：2
11
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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循环水压下节理砂岩卸荷力学特性研究 被引量：1
12
作者 郭永成 王树楠 +2 位作者 李建林 王兴霞 朱波 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第2期420-427,共8页
水电工程的库岸边坡岩体在运营中难免遭遇卸荷作用,水位周期性升降也使岸坡部分岩体结构进一步劣化,易引发滑坡,严重威胁居民的生命和财产安全,故开展水压循环作用下节理砂岩的卸荷力学特性研究十分必要。本文以三峡库区典型岸坡的砂岩... 水电工程的库岸边坡岩体在运营中难免遭遇卸荷作用,水位周期性升降也使岸坡部分岩体结构进一步劣化,易引发滑坡,严重威胁居民的生命和财产安全,故开展水压循环作用下节理砂岩的卸荷力学特性研究十分必要。本文以三峡库区典型岸坡的砂岩为试验对象,设计开展不同倾角交叉节理砂岩在循环水压作用下的卸荷力学特性试验,重点分析了循环水压作用对砂岩卸荷力学特性和微观结构的影响。研究表明:交叉节理岩样的强度主要受主节理倾角α的影响,α从0°增加到90°,峰值强度依次增大;同一α下,次节理倾角β从0°到90°,峰值强度呈现先减小后增大的趋势,总体变化幅度较小;弹性模量和变形模量随着α的增大依次增大,随β的增大呈现先减小后增大的趋势;随着水压循环次数的增加,轴向和环向应变不断增大,增加的速度呈现出先增大后减小的趋势;轴向应变和环向应变增量在α=60°时最大,在α=90°时最小;α=60°的节理岩样弹性和变形模量劣化度最大,水压循环作用对60°节理倾角试样的劣化作用最明显。 展开更多
关键词 交叉节理 节理倾角 卸荷 水压
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考虑裂隙贯穿度的岩石裂纹演化及声发射特性 被引量：1
13
作者 张嘉凡 车虎斌 +2 位作者 张慧梅 袁超 刘小宇 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第3期845-853,890,共10页
不同裂隙贯穿度在岩体中广泛存在,但目前对贯穿度的研究较为罕见。为研究此类岩体的变形破坏行为,对裂隙贯穿度P=0%、25%、50%、75%、100%的红砂岩进行三轴压缩试验,并开展了PFC数值模拟研究。结果表明:裂隙贯通度越大,岩样强度越小,应... 不同裂隙贯穿度在岩体中广泛存在,但目前对贯穿度的研究较为罕见。为研究此类岩体的变形破坏行为,对裂隙贯穿度P=0%、25%、50%、75%、100%的红砂岩进行三轴压缩试验,并开展了PFC数值模拟研究。结果表明:裂隙贯通度越大,岩样强度越小,应力-应变曲线塑性变形段越明显;对于完整岩样,围压会改变岩样的破坏模式,由拉伸破坏向剪切破坏转化。对于裂隙岩样,贯穿度越大,岩样破坏时裂纹越复杂;同一裂隙岩样在不同围压下,破坏时裂纹有所区别,但总体破坏类型不变;PFC3D显示完整岩样破坏时,张拉裂纹首先出现在加载点处,而裂隙岩样首先出现在加载点及预制裂隙处;声发射振铃计数有平稳期、缓增期和激增期;岩样在应变软化阶段才会出现宏观破坏。本文成果可为工程中研究岩体破裂演化规律提供依据。 展开更多
关键词 裂隙贯穿度 三轴压缩 破坏模式 PFC 3D 声发射
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冻融循环作用下含岩桥砂岩劣化特性试验研究 被引量：1
14
作者 张慧梅 李曾乐 +2 位作者 陈世官 袁超 郑世航 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第11期209-221,共13页
【目的】为探究高寒地区含岩桥裂隙岩体的变形破坏机制,对含不同长度岩桥裂隙岩样开展冻融循环作用的力学特性试验。【方法】通过试验研究归纳不同冻融循环次数、岩桥长度共同作用下岩体静态强度的劣化特性,并结合声发射技术及电镜扫描... 【目的】为探究高寒地区含岩桥裂隙岩体的变形破坏机制,对含不同长度岩桥裂隙岩样开展冻融循环作用的力学特性试验。【方法】通过试验研究归纳不同冻融循环次数、岩桥长度共同作用下岩体静态强度的劣化特性,并结合声发射技术及电镜扫描试验深入探讨裂隙演化特性及破裂模式,进而揭示不同岩桥长度下冻融岩体宏细观破坏机制。【结果】结果表明:(1)随冻融循环次数增加,短岩桥岩样的质量和纵波波速损失率越大,峰值强度和弹性模量逐渐降低,且冻融循环前期劣化速率显著高于后期;相同冻融循环次数下,岩样底端与岩桥下部裂隙间距过短导致岩样整体强度降低,不同岩桥长度岩样的峰值应力表现为完整岩样最高,50 mm岩样次之,40 mm岩样最低。(2)含岩桥岩样的累计振铃计数表现为50 mm岩样最高,40 mm岩样最低,与峰值应力呈正相关,与冻融循环次数呈负相关。(3)声发射b值总体保持波动变化,冻融循环使得b值下降点前移,对应产生岩石大尺度裂隙。(4)宏观上,冻融循环作用后岩桥尖端微裂纹分布方向随机性增强,致使中部岩桥更难发生贯通破坏,破坏模式由单一破坏模式向张拉−剪切复合破坏转变;微观损伤模式从胶结物破坏转向矿物颗粒破碎,且破碎带范围持续扩大,表明随冻融循环次数增加,岩样结构致密性显著降低,颗粒间裂隙网络化贯通并诱发胶结矿物显著剥蚀,导致颗粒黏结力系统性丧失。【结论】调控岩桥长度是提升寒区岩体抗冻融性能的关键,优化的岩桥长度能有效缩减裂隙端部应力集中区范围,减缓冻融劣化进程。工程实践中,应调控岩桥长度以平衡抗冻能力与力学稳定性,并加强裂隙端部监测,抑制应力集中导致的快速劣化。 展开更多
关键词 高寒地区 冻融循环 岩桥长度 力学特性 声发射特征 破坏模式
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热-水-力耦合作用下裂隙砂岩渗流和破坏特性研究 被引量：1
15
作者 刘新荣 张馨元 +2 位作者 周小涵 张吉禄 王䶮 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第3期66-80,共15页
研究热-水-力耦合作用下粗糙裂隙岩体渗流和破坏特性对探究水热型高地温隧道施工期温度场分布具有重要意义。通过室内热-水-力耦合三轴加荷试验和多物理场耦合数值模拟,分析不同初始岩温(25、50、75℃)和裂隙粗糙度(JRC)影响下砂岩的破... 研究热-水-力耦合作用下粗糙裂隙岩体渗流和破坏特性对探究水热型高地温隧道施工期温度场分布具有重要意义。通过室内热-水-力耦合三轴加荷试验和多物理场耦合数值模拟,分析不同初始岩温(25、50、75℃)和裂隙粗糙度(JRC)影响下砂岩的破坏模式及渗流传热特征。结果表明,1)在热-水-力耦合作用下,完整和裂隙砂岩的应力-应变曲线变化规律和破坏模式基本相同,应力-应变曲线经历初始压密阶段、弹性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹迅速扩展阶段以及峰后应力5个阶段,且渗透率-应变曲线变化规律与应力-应变曲线规律相呼应。2)预制裂隙的存在使砂岩的峰值强度降低了约7%,峰后应力阶段随JRC值的增加而减小,岩样由延性破坏转变为脆性破坏,而破裂面角度随JRC值的增加而增加,且粗糙裂隙试样从正弦曲线极值点产生剪切破坏。3)裂隙试样的渗透率在加载初期先降低到最小值,经历2阶段增长后渗透率达到最大值,前增长阶段主要渗流路径为岩石基质及预制裂隙,后增长阶段预制裂隙及衍生的细-宏观裂纹进一步拓宽了渗流通道,后阶段渗透率增速是前阶段的3倍。4)在此温况下,温度升高对渗透率初始值和最小值影响显著,对试样强度特性影响较小。 展开更多
关键词 热-水-力耦合 裂隙粗糙度 单裂隙砂岩 渗透率 破坏特征
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层理砂岩的双K断裂参数与尺寸效应试验研究 被引量：1
16
作者 徐世烺 韩明捷 +1 位作者 王庆敏 刘福深 《水利学报》 北大核心 2025年第3期287-296,共10页
砂岩作为一种代表性的沉积岩,在隧道开挖和边坡稳定等岩石力学工程问题中较为常见。同时,作为一种典型的准脆性材料,砂岩的断裂力学性质在工程应用中具有重要的意义。为了研究层理倾角和试样尺寸对砂岩双K断裂参数的影响,本文分别设置... 砂岩作为一种代表性的沉积岩,在隧道开挖和边坡稳定等岩石力学工程问题中较为常见。同时,作为一种典型的准脆性材料,砂岩的断裂力学性质在工程应用中具有重要的意义。为了研究层理倾角和试样尺寸对砂岩双K断裂参数的影响,本文分别设置高度为10、20、40 mm,层理倾角为0°、30°、60°和90°的三点弯曲梁试样开展三点弯曲断裂试验。通过试验获得了完整的宏观响应曲线、断裂参数、破坏模式。结果表明:砂岩的断裂破坏过程可用双K断裂模型进行完整的描述,且层理倾角和试样高度对双K断裂参数均具有显著的影响;在试样高度一定时,随着层理倾角增大,试样峰值荷载、失稳断裂韧度、起裂断裂韧度均减小;而在层理倾角一定时,随着试样高度增加,试样峰值荷载和失稳断裂韧度增加,但起裂韧度变化不大,这进一步验证了起裂韧度是材料的固有属性。此外,试样的破坏模式也呈现明显的各向异性特征。随着层理倾角的增大,破坏模式逐渐表现出拉剪混合的破坏特点。 展开更多
关键词 砂岩 双K断裂模型 层理倾角 试样高度 破坏模式
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循环荷载作用下拱肩非连续面-洞室模型损伤破裂机制试验研究
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作者 江浩 李仁杰 +3 位作者 王立波 陈卫兵 于生飞 张胜 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期33-46,共14页
含非连续面的地下洞室在循环荷载作用下的渐进破坏机理是岩石工程领域的关键科学问题之一。采用室内试验与数值模拟相结合的研究方法,系统探究了拱肩非连续面-洞室模型在循环荷载作用下的强度特性与变形机制。综合运用声发射(acoustic e... 含非连续面的地下洞室在循环荷载作用下的渐进破坏机理是岩石工程领域的关键科学问题之一。采用室内试验与数值模拟相结合的研究方法,系统探究了拱肩非连续面-洞室模型在循环荷载作用下的强度特性与变形机制。综合运用声发射(acoustic emission,AE)、电阻率测试和数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,实现了对模型损伤演化过程的多维度同步监测。结果表明:非连续面的存在显著弱化了洞室结构的承载性能,其抗压强度随非连续面与洞室间距的增大及倾角的增大而提高;完整洞室模型的破坏模式主要表现为拱顶沉降及边墙片帮破坏,而含非连续面洞室模型的破裂行为受控于非连续面倾角,相同倾角条件下破裂模式具有相似性,且随非连续面与洞室间距的减小,结构整体破坏程度显著加剧;电阻率值随加载过程呈持续下降趋势,并伴随荷载波动呈现规律性变化,声发射活动在加载初期表现较弱,临近峰值强度时呈现显著活跃特征;非连续面几何参数对声发射事件演化规律影响较小,但对裂纹类型分布具有显著控制作用,即小倾角非连续面以张拉裂纹为主导,而大倾角非连续面则更易发育剪切裂纹。试验结果较好地再现了非连续面-洞室模型的裂纹扩展过程,为揭示其破裂机制提供了可靠依据,可为非连续面影响区地下洞室工程的稳定性评价与灾害防控提供理论支撑。 展开更多
关键词 物理模型 非连续面-洞室 地下洞室 电阻率 声发射(AC) 数字图像相关(DIC)
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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
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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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高温灰岩单轴压缩力学特征与微观解析
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作者 黄锋 刘星辰 +2 位作者 周洋 郑艾辰 杨冬 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第1期70-77,共8页
为研究高温处理后灰岩单轴压缩力学特征,对常温(25℃)与经历高温(100℃、200℃、300℃、400℃、500℃和600℃)处理后的灰岩开展了物理特征测试、单轴压缩试验、SEM电镜扫描与XRD衍射分析,基于岩石微观裂损规律解析了灰岩单轴压缩力学特... 为研究高温处理后灰岩单轴压缩力学特征,对常温(25℃)与经历高温(100℃、200℃、300℃、400℃、500℃和600℃)处理后的灰岩开展了物理特征测试、单轴压缩试验、SEM电镜扫描与XRD衍射分析,基于岩石微观裂损规律解析了灰岩单轴压缩力学特征。结果表明:随着处理温度升高,灰岩表观颜色由青灰色演变为红褐色,体积增长率、质量损失率呈非线性增大;高温处理使灰岩微观质地分层、裂隙发育、孔洞溶蚀,受压破裂断口面起伏与尖角特征显著;高温催化了灰岩矿物组分的热解与化合反应,岩石综合硬度系数与坚固性系数存在显著线性相关性;揭示灰岩热损伤的阈值温度为200℃,峰值强度与弹性模量均在此温度下达到峰值。 展开更多
关键词 高温处理 灰岩 力学特征 微观裂损 硬度系数
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深部充填节理岩体锚固抗力力学模型研究
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作者 宋洋 王贺平 +3 位作者 金佳旭 刘家顺 毛镜涵 张维东 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1672-1680,共9页
锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公... 锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公式表达,建立了考虑转角大变形条件下的充填节理软岩锚固抗力力学模型。进一步开展恒定法向刚度CNS边界条件下加锚充填节理岩体剪切试验进行验证。相关研究结果表明:在深部岩体力学边界影响下,锚杆剪切变形段长度与锚杆直径比值基本处在0.7~1.5。随着Δ的增加,锚杆抗剪贡献率理论计算值分别为9.8%,16.5%,22.0%,34.8%。其中剪力、轴力二者提供的节理面抗力比值,由2.83降低为0.72,说明当锚固角度β=90°时,剪力首先承担主要抗力行为,当发生较大转角位移时,剪力不再明显增加,逐渐由轴力提供抗力行为直至锚固体系失效破坏。进一步对β=30°~90°条件下锚杆抗力分布特征进行了系统的分析,综合验证了模型合理性,可为节理岩体锚固设计理论提供参考借鉴。 展开更多
关键词 锚固抗力模型 充填度 约束应力 全长黏结型锚杆 CNS边界
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