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Finite element analysis of slope stability by expanding the mobilized principal stress Mohr's circles-Development,encoding and validation 被引量:2
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作者 Djillali Amar Bouzid 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2022年第4期1165-1179,共15页
In recent years,finite element analysis is increasingly being proposed in slope stability problems as a competitive method to traditional limit equilibrium methods(LEMs)which are known for their inherent deficiencies.... In recent years,finite element analysis is increasingly being proposed in slope stability problems as a competitive method to traditional limit equilibrium methods(LEMs)which are known for their inherent deficiencies.However,the application of finite element method(FEM)to slope stability as a strength reduction method(SRM)or as finite element limit analysis(FELA)is not always a success for the drawbacks that characterize both methods.To increase the performance of finite element analysis in this problem,a new approach is proposed in this paper.It consists in gradually expanding the mobilized stress Mohr’s circles until the soil failure occurs according to a prescribed non-convergence criterion.The present approach called stress deviator increasing method(SDIM)is considered rigorous for three main reasons.Firstly,it preserves the definition of the factor of safety(FOS)as the ratio of soil shear strength to the mobilized shear stress.Secondly,it maintains the progressive development of shear stress resulting from the increase in the principal stress deviator on the same plane,on which the shear strength takes place.Thirdly,by introducing the concept of equivalent stress loading,the resulting trial stresses are checked against the violation of the actual yield criterion formed with the real strength parameters rather than those reduced by a trial factor.The new numerical procedure was encoded in a Fortran computer code called S^(4)DINA and verified by several examples.Comparisons with other numerical methods such as the SRM,gravity increasing method(GIM)or even FELA by assessing both the FOS and contours of equivalent plastic strains showed promising results. 展开更多
关键词 Slope stability Finite element analysis Strength reduction method(SRM) stress point-based factor of safety(FOS) Limit equilibrium method(LEM) stress deviator Mohr’s circle Plastic strain
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STRENGTH CRITERION FOR PLAIN CONCRETE UNDER MULTIAXIAL STRESS BASED ON DAMAGE POISSON’S RATIO 被引量:7
2
作者 Ding Faxing Yu Zhiwu 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2006年第4期307-315,共9页
A new unified strength criterion in the principal stress space has been proposed for use with normal strength concrete (NC) and high strength concrete (HSC) in compressioncompression-tension, compression-tension-t... A new unified strength criterion in the principal stress space has been proposed for use with normal strength concrete (NC) and high strength concrete (HSC) in compressioncompression-tension, compression-tension-tension, triaxial tension, and biaxial stress states. The study covers concrete with strengths ranging from 20 to 130 MPa. The conception of damage Poisson's ratio is defined and the expression for damage Poisson's ratio is determined basically. The failure mechanism of concrete is illustrated, which points out that damage Poisson's ratio is the key to determining the failure of concrete. Furthermore, for the concrete under biaxial stress conditions, the unified strength criterion is simplified and a simplified strength criterion in the form of curves is also proposed. The strength criterion is physically meaningful and easy to calculate, which can be applied to analytic solution and numerical solution of concrete structures. 展开更多
关键词 plain concrete high strength concrete multiaxial stress strength criterion MERIDIAN deviatoric plan
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Assessment of cyclic deformation and critical stress amplitude of jointed rocks via cyclic triaxial testing
3
作者 Waranga Habaraduwa Peellage Behzad Fatahi Haleh Rasekh 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2023年第6期1370-1390,共21页
Jointed rock specimens with a natural replicated joint surface oriented at a mean dip angle of 60were prepared,and a series of cyclic triaxial tests was performed at different confining pressures and cyclic deviatoric... Jointed rock specimens with a natural replicated joint surface oriented at a mean dip angle of 60were prepared,and a series of cyclic triaxial tests was performed at different confining pressures and cyclic deviatoric stress amplitudes.The samples were subjected to 10,000 loading-unloading cycles with a frequency of 8 Hz.At each level of confining pressure,the applied cyclic deviatoric stress amplitude was increased incrementally until excessive deformation of the jointed rock specimen was observed.Analysis of the test results indicated that there existed a critical cyclic deviatoric stress amplitude(i.e.critical dynamic deviatoric stress)beyond which the jointed rock specimens yielded.The measured critical dynamic deviatoric stress was less than the corresponding static deviatoric stress.At cyclic deviatoric stress amplitudes less than the critical dynamic deviatoric stress,minor cumulative residual axial strains were observed,resulting in hysteretic damping.However,for cyclic deviatoric stresses beyond the critical dynamic deviatoric stress,the plastic strains increased promptly,and the resilient moduli degraded rapidly during the initial loading cycles.Cyclic triaxial test results showed that at higher confining pressures,the ultimate residual axial strain attained by the jointed rock specimen decreased,the steadystate dissipated energy density and steady-state damping ratio per load cycle decreased,while steadystate resilient moduli increased. 展开更多
关键词 Cyclic triaxial test Jointed rock Joint surface Confining pressure Cyclic deviatoric stress amplitude FAILURE Residual deformation Dissipated energy
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粗粒土力学特性大型平面应变试验研究 被引量:3
4
作者 姜景山 左永振 +3 位作者 程展林 黄鑫 张超 王志华 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期129-135,143,共8页
土石坝填料一般处于平面应变状态,目前填料力学特性研究基本采用大型三轴试验。由于三轴应力状态下中主应力等于小主应力,平面应变状态下大坝填料的力学性能会被低估。为充分认识填料潜能,科学设计和合理评估土石坝,有必要对填料开展平... 土石坝填料一般处于平面应变状态,目前填料力学特性研究基本采用大型三轴试验。由于三轴应力状态下中主应力等于小主应力,平面应变状态下大坝填料的力学性能会被低估。为充分认识填料潜能,科学设计和合理评估土石坝,有必要对填料开展平面应变试验研究。应用大型真三轴仪对填料进行了大型平面应变试验,共开展了4种不同初始干密度的粗粒土平面应变各向等压固结排水剪切试验。结果表明:应力-应变关系主要为应变硬化型,应力曲线呈爬升型,体变表现为剪缩。某一小主应力下,大小主应力之差的最大值随初始干密度的增大呈线性增大;初始干密度一定时,大小主应力之差的最大值与小主应力呈线性关系增大。初始剪切阶段,小主应力一定时,偏应力与球应力之比曲线斜率随初始干密度的增大而增大,随剪切变形的发展,不同初始干密度的应力比曲线逐渐趋于接近。偏应力随球应力的增大单调增加则对应应变硬化型,若偏应力随球应力的增大先增加后减小则对应应变软化型。相同小主应力时,初始弹性模量随初始干密度的增大而增大,近似呈线性关系;某一初始干密度下,初始弹性模量随小主应力的增大基本呈线性关系增大。中主应力系数随大主应力方向应变的增大而增大,曲线形态呈三折线形,初始剪切阶段增长较为缓慢,随剪切变形的增大增长相对加快并呈线性关系增大,如曲线末端下弯为应变硬化型,曲线末端上翘为应变软化型。 展开更多
关键词 粗粒土 大型平面应变试验 力学特性 主应力 偏应力 球应力 大型真三轴仪
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剥蚀区影响下大巷布置优化及煤柱稳定性研究 被引量:1
5
作者 解盘石 张波 +5 位作者 黄宝发 张浩 路贝 雷二辉 王茜 刘鑫 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第3期166-182,共17页
为研究浅埋煤层在剥蚀区影响下大巷布置优化及煤柱稳定性,以瑶渠煤矿西采区回风大巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场工程验证等方法,研究了剥蚀区影响下巷道变形破坏特征与能量演化规律,分析了在偏应力屈服准则和能量判据下不... 为研究浅埋煤层在剥蚀区影响下大巷布置优化及煤柱稳定性,以瑶渠煤矿西采区回风大巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场工程验证等方法,研究了剥蚀区影响下巷道变形破坏特征与能量演化规律,分析了在偏应力屈服准则和能量判据下不同尺寸煤柱的破坏情况,确定了巷道布置优化后合理的煤柱尺寸。结果表明:剥蚀区会使围岩应力增加、应变能积聚,致使巷道围岩变形破坏加剧,坚硬岩层受扰动时应变能变化较小,但不会隔断能量的传递,而较软煤岩体中会产生较大的应变能改变。巷道布置优化后,掘进过程中煤柱内偏应力与应变能呈先递增再稳定最后递减趋势,巷间煤柱小于9 m时,煤柱内偏应力与能量曲线均呈“钟形”分布,且均大于屈服破坏的极限值;煤柱宽度为10~13 m时,偏应力与能量曲线转变为“马鞍形”,煤柱内部小于屈服极限区域逐渐增加,承载能力逐步提高;煤柱宽度大于13 m时,回风大巷与剥蚀区距离过近,其间煤体在剥蚀区和回风大巷双重应力和能量叠加下产生失稳破坏。最后,综合确定煤柱合理尺寸范围为10~12 m,考虑保持煤柱稳定性同时减小剥蚀区的影响,采用10 m煤柱进行工程实践,监测结果表明巷道整体变形量较小,围岩稳定性控制较好。 展开更多
关键词 剥蚀区 巷道布置优化 煤柱宽度 偏应力 应变能演化
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考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系 被引量:3
6
作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 陈子晗 郭林峰 梁嘉璐 韩洲 刘勤裕 姬越 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期824-844,共21页
通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律... 通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型,推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J_(2)隐式解析解,分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J_(2)分布大小及形态演化规律。基于Kastner求解法得出了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界隐式解,并运用数学与数值分析方法研究了不同应力条件下巷道围岩塑性区分布特征。建立了第二不变偏应力J_(2)与围岩塑性区形态的相互对应关系,揭示了巷道围岩的变形破坏机制。以寸草塔二矿31205工作面回风巷为工程背景,对叠加采动作用下的巷道围岩J_(2)及塑性区分布特征展开研究,量化了非对称变形破坏特征,寻求了支护阻力与J_(2)的相互作用关系,提出了叠加采动巷道的稳定性控制技术。研究结果表明:固定轴向侧压值变化水平侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态分布特征呈现“圆形−类椭圆形−类蝶形”的演化过程。固定水平侧压值变化轴向侧压值的情况下,J_(2)和塑性区形态保持不变。轴向应力的改变对塑性区形态的影响较小,但会对塑性区尺寸产生较大影响。巷道围岩J_(2)的集中程度越大,围岩的变形破坏程度越大,J_(2)的分布形态一定程度上决定了塑性区的破坏形态。31205回风巷在叠加采动影响下处于高偏应力J_(2)环境,且形成了向采空区一侧旋转的应力分布特征,致使巷道形成非对称大变形破坏。支护阻力的提高对巷道围岩的偏应力J_(2)的降低作用有限,仅依靠锚杆(索)无法完全对巷道围岩进行稳定控制。基于上述研究,提出了超前强力支架+锚杆(索)支护系统的组合控制技术,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 巷道围岩控制 偏应力第二不变量J_(2) 塑性区形态 围岩破坏机制 重复采动
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侏罗系陆相页岩各向异性动静态弹性参数建模 被引量:2
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作者 刘卫华 王洋 +4 位作者 陈祖庆 陈超 沈珲 张方南 仉涛 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期213-228,共16页
动、静态弹性参数转换关系对陆相页岩储层压裂改造、钻井方案设计、地应力预测等地质工程问题有重要意义.但页岩的本征各向异性及动、静态弹性参数的强压力依赖性对建立各向异性背景下的动、静弹性参数转换模型提出了新的挑战.本次实验... 动、静态弹性参数转换关系对陆相页岩储层压裂改造、钻井方案设计、地应力预测等地质工程问题有重要意义.但页岩的本征各向异性及动、静态弹性参数的强压力依赖性对建立各向异性背景下的动、静弹性参数转换模型提出了新的挑战.本次实验研究基于10组四川盆地侏罗系陆相页岩样品的各向异性动、静态弹性参数联合测试,建立了模拟原位有效应力条件下各向异性动、静态弹性参数建模工作流程.多级偏应力循环实验结果表明:无论是在垂直还是平行层理方向,动态杨氏模量和泊松比均系统性地大于对应的静态杨氏模量和泊松比,并且动、静态弹性参数都表现出明显的压力依赖性.根据围压为20 MPa时的实测数据,直接建立了垂直层理方向模拟原位应力的动、静杨氏模量和泊松比转换关系.在此基础上,假定动态、静态杨氏模量各向异性的关系不依赖于所施加应力大小,建立了动、静态杨氏模量各向异性强度之间的线性关系,进而间接获得了模拟原位应力条件下的平行层理方向静态杨氏模量.各向异性背景下的动、静态弹性参数转换模型可将测井或地震数据转换为原位有效应力条件下的静态弹性参数,并可为各向异性背景下页岩储层地应力预测提供指导. 展开更多
关键词 各向异性 杨氏模量 泊松比 动静态转换 多级偏应力循环
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基于偏应力不变量的采动影响巷道变形破坏特征及支护优化研究
8
作者 石蒙 张贵虎 +2 位作者 张帅 郑自军 赵悦文 《中国煤炭》 北大核心 2025年第12期77-91,共15页
基于骆驼山煤矿受邻近工作面影响的动压巷道(110902工作面带式输送机巷)的围岩地质、采掘关系等条件,对受采动影响的巷道围岩应力分布、变形破坏特征及支护参数进行研究。现场围岩强度和结构参数测试显示该区域顶板6~8 m岩层强度较高,... 基于骆驼山煤矿受邻近工作面影响的动压巷道(110902工作面带式输送机巷)的围岩地质、采掘关系等条件,对受采动影响的巷道围岩应力分布、变形破坏特征及支护参数进行研究。现场围岩强度和结构参数测试显示该区域顶板6~8 m岩层强度较高,完整性好且结构稳定;帮部煤体结构松散,裂隙发育。通过FLAC^(3D)模拟分析了不同采动影响阶段110902工作面带式输送机巷围岩应力分布规律,结果显示工作面前方-70~0 m区域巷道为超前应力扰动段,应力峰值与离工作面距离呈正比,在工作面后方为侧向支承应力扰动区域,在100 m处煤柱侧达到最大应力峰值26.05 MPa。结合偏应力不变量理论得到不同采动影响阶段围岩偏应力不变量分布规律:围岩J_(2)峰值、J_(3)负峰值及峰值点距离与采动强度呈正比,采动强度越大,围岩畸变能越大,压缩变形状态区域越大;J_(3)正峰值与采动强度呈反比;分析了围岩塑性区分布规律,表明J_(2)值越高,支护区域内塑性破坏岩体的强度越高,其可作为评价支护效果的依据。不同支护方案的围岩J_(2)值分布结果显示:对帮部及顶板进行补强锚索支护能有效提高塑性区岩体残余强度,增加锚索数量及锚索长度能增大支护效果,但存在合理限值,据此提出采动影响巷道的支护补强方案。现场应用效果表明,支护系统能有效控制采动扰动下巷道围岩的稳定性。 展开更多
关键词 采动应力 围岩变形破坏 偏应力不变量 锚索支护 数值计算
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特厚煤层综放窄煤柱沿空煤巷切顶护巷效应与围岩控制
9
作者 翟文立 何富连 +4 位作者 王振 刘东明 宋佳宇 伍严灏 许旭辉 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第6期1252-1268,共17页
针对大同矿区特厚煤层窄煤柱沿空煤巷受大采出空间、强采动等影响引发的大变形难题,以马道头矿为工程背景,综合运用现场实测、数值模拟和现场试验等方法,研究基本顶断裂线位置、预裂切顶对沿空煤巷围岩偏应力全周期演化规律的影响。研... 针对大同矿区特厚煤层窄煤柱沿空煤巷受大采出空间、强采动等影响引发的大变形难题,以马道头矿为工程背景,综合运用现场实测、数值模拟和现场试验等方法,研究基本顶断裂线位置、预裂切顶对沿空煤巷围岩偏应力全周期演化规律的影响。研究揭示基本顶断裂线位于实体煤上方、采空区上方时不利于沿空巷道围岩稳定的原因。深入分析掘进、回采阶段预裂切顶效应可知,预裂切顶能够降低沿空巷道围岩畸变能,应力峰值向远离巷道的位置偏移,同时在一定程度上改善沿空巷道围岩应变环境。通过现场试验实施“切-锚-支-注”综合控制策略后,沿空煤巷在掘进、回采阶段的稳定性良好,巷道整体变形可控。 展开更多
关键词 特厚煤层 窄煤柱 预裂切顶 偏应力 围岩控制
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采动影响下巷道畸变能分布特征探究
10
作者 刘会利 王英杰 《中国煤炭》 北大核心 2025年第S1期128-136,共9页
采动影响下巷道围岩的能量分布特征对于巷道围岩的稳定性具有重要意义。以锦界煤矿31414服务巷道为工程背景,通过研究采动影响下巷道围岩的畸变能分布特征,揭示了巷道围岩的非对称破坏机理。研究表明:(1)巷道围岩的畸变能分布与围岩的... 采动影响下巷道围岩的能量分布特征对于巷道围岩的稳定性具有重要意义。以锦界煤矿31414服务巷道为工程背景,通过研究采动影响下巷道围岩的畸变能分布特征,揭示了巷道围岩的非对称破坏机理。研究表明:(1)巷道围岩的畸变能分布与围岩的破坏形态分布具有一致性。在不同的应力环境下,畸变能分布呈现圆形、椭圆形和X形的演化特征。(2)应力偏转作用下,巷道的畸变能分布特征会出现非对称分布,近而导致巷道围岩产生非对称破坏。(3)31424工作面服务巷道在采动影响下会出现应力旋转现象,因此要特别注意巷道围岩的非对称破坏现象,应根据非对称破坏特征及时进行加强支护。 展开更多
关键词 蝶形破坏 非对称破坏 偏应力 塑性区
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复杂断层构造影响区不规则工作面开采诱冲机制及防治技术研究
11
作者 刘畅 《煤炭工程》 北大核心 2025年第10期88-97,共10页
针对地质条件和开采条件复杂工作面,易受强动载和高集中静载叠加作用而诱发冲击地压灾害的问题,以赵楼煤矿7302不规则工作面为研究对象,通过现场取样测试、冲击危险性评估、理论分析、精细化数值模拟、多参量监测预警及防治协同控制技术... 针对地质条件和开采条件复杂工作面,易受强动载和高集中静载叠加作用而诱发冲击地压灾害的问题,以赵楼煤矿7302不规则工作面为研究对象,通过现场取样测试、冲击危险性评估、理论分析、精细化数值模拟、多参量监测预警及防治协同控制技术,对复杂断层构造影响区内不规则工作面开采诱冲机制及防治进行了研究,结果表明:滑移失稳所需剪切应力大小与断层弱面的剪切模量成正比,断层弱面上粘结点破坏强度一致性程度高时其将以粘滑摩擦的状态产生瞬时应力降而诱发强矿震;工作面开采宽度较大时覆岩中高位厚硬关键层更易达到极限破断垮距破断而形成强动载扰动,同时导致开采空间围岩内静载应力集中度和范围增大。采用精细化的三维数值模拟初步判定了工作面开采期间存在的潜在冲击危险区域,并指出工作面开采对Fz14逆断层和Fd64正断层造成扰动而致使其活化;采用多参量空间定量技术实时对工作面开采期间进行前兆识别和监测预警,及时反馈防治协同控制技术有效性。 展开更多
关键词 冲击地压 断层构造 不规则工作面 数值模拟 偏应力 协同控制
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交通荷载作用下纯砂与粉砂的循环剪切行为对比
12
作者 孙淼军 张祖国 +2 位作者 施周桓 周波翰 潘坤 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第6期685-691,共7页
为深入研究初始静偏应力对砂类土循环剪切行为的影响,开展了一系列循环三轴试验,对比了纯砂与粉砂在不同初始应力状态下的循环响应。试验结果表明:相对密实度D r可以作为土体动强度的基础表征参数,该参数在后续对比试验中不变。不论是... 为深入研究初始静偏应力对砂类土循环剪切行为的影响,开展了一系列循环三轴试验,对比了纯砂与粉砂在不同初始应力状态下的循环响应。试验结果表明:相对密实度D r可以作为土体动强度的基础表征参数,该参数在后续对比试验中不变。不论是纯砂还是粉砂,压缩静偏应力的存在均有利于提高土体动强度,且在拉伸静偏作用下纯砂的强度变化规律与压缩侧一致;而粉砂的拉伸静偏应力对试样动强度有双重作用,其值随着剪切应力比(Shear stress ratio,SSR)的增大先递减后递增,并在SSR=-0.2时达到最低值。与纯砂相比,粉砂通常表现出更强的抗液化能力。 展开更多
关键词 初始静偏应力 交通荷载 动强度 变形特性
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浅埋薄煤层蹬空开采下伏房柱式采空区遗留煤柱稳定性研究
13
作者 高林君 程文聪 《煤炭工程》 北大核心 2025年第11期82-88,共7页
为明确房柱式采空区下伏煤层遗留群柱在上覆遗煤蹬空开采扰动下的稳定性动态演化机制,以三道沟矿浅埋薄煤层蹬空开采为工程背景,综合采用理论分析与数值计算方法,系统探究了上覆遗煤蹬空开采条件下遗留煤柱的偏应力场演化规律及塑性区... 为明确房柱式采空区下伏煤层遗留群柱在上覆遗煤蹬空开采扰动下的稳定性动态演化机制,以三道沟矿浅埋薄煤层蹬空开采为工程背景,综合采用理论分析与数值计算方法,系统探究了上覆遗煤蹬空开采条件下遗留煤柱的偏应力场演化规律及塑性区扩展特征。研究结果表明:5^(-2)煤层房柱式回采遗留煤柱的安全系数达1.541,具备长期稳定特性;5^(-2)煤层遗留群柱的破坏特征空间分布呈“O”形,采空区中心区域煤柱的稳定性显著低于边界区域煤柱,其失稳易诱发整体群柱失稳;5^(-2)煤层房柱式开采遗留煤柱的偏应力场分布及塑性区扩展主要由本煤层回采参数主导,且5^(-2)煤层房柱式开采尺寸越大,其遗留煤柱稳定性受4^(-4)煤层蹬空开采的扰动作用越显著。 展开更多
关键词 蹬空开采 煤柱稳定性 偏应力分布 塑性区 安全系数 浅埋薄煤层
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基于新型双材料复合相场模型的界面裂纹扩展路径研究
14
作者 齐鹤 赵晨臣 +2 位作者 饶秋华 沈恺 易威 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第11期4971-4984,共14页
相场法采用连续变量来模拟不连续现象,因算法简单、功能强大而成为最有前景的一种断裂数值模拟方法。针对现有的复合相场模型在模拟双材料界面裂纹扩展时较少考虑压应力对剪切裂纹影响的问题,基于球/偏应变能分解且考虑压应力效应和界... 相场法采用连续变量来模拟不连续现象,因算法简单、功能强大而成为最有前景的一种断裂数值模拟方法。针对现有的复合相场模型在模拟双材料界面裂纹扩展时较少考虑压应力对剪切裂纹影响的问题,基于球/偏应变能分解且考虑压应力效应和界面损伤影响,建立了一种新型的双材料复合相场模型,并采用交错迭代法、自编ABAQUS软件的本构子程序UMAT和相场单元子程序UEL,提出了新型双材料复合相场模型的数值求解方法。通过将2个算例的模拟结果与经典相场模型(未区分Ⅰ/Ⅱ型裂纹扩展)和经典复合相场模型(考虑球/偏应变能分解,即区分Ⅰ/Ⅱ型裂纹扩展,未考虑压应力影响)的模拟结果以及试验结果进行对比,验证了该模型的合理性,并进行了模型参数的全局敏感度分析。结果表明:新型双材料复合相场模型数值算法能够实现双材料界面裂纹扩展路径的有效模拟,且计算精度更高,物理意义更明确。双材料参数E_(1)/E_(2)、G_(ⅠC1)/G_(ⅠC2)、G_(ⅡC1)/G_(ⅡC2)是影响界面裂纹扩展(如峰值应力和最大垂直位移)的主控参数,其次是φ_(1)/φ_(2)(内摩擦角)和l_(c1)/l_(c2)(相场数值参数)。研究结果可为岩石-混凝土结构体的安全评定及界面裂纹止裂设计等提供参考依据。 展开更多
关键词 新型双材料复合相场模型 球/偏应变能分解 压应力效应 界面裂纹扩展 参数全局敏感度
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地铁深基坑膨胀土强度及变形特性试验研究
15
作者 周文建 《路基工程》 2025年第4期104-109,共6页
依托川陕路蓉都大道西侧某地铁基坑工程,通过室内无侧限抗压试验和三轴剪切试验,开展了不同含水率、不同孔隙比、不同围压下膨胀土的剪切强度及变形规律研究。结果表明:在无侧限条件、不同含水率状态下峰值应力和峰值应变随孔隙比均近... 依托川陕路蓉都大道西侧某地铁基坑工程,通过室内无侧限抗压试验和三轴剪切试验,开展了不同含水率、不同孔隙比、不同围压下膨胀土的剪切强度及变形规律研究。结果表明:在无侧限条件、不同含水率状态下峰值应力和峰值应变随孔隙比均近似呈幂函数递减关系;相同含水率下不同孔隙比试样的峰值应力与峰值应变呈线性关系;相同孔隙比下,峰值应力与含水率关系近似呈线性关系;在围压条件下,内摩擦角随着含水率的增大呈线性减小趋势,黏聚力随含水率的增大先增大而后减小,围压对残余强度的影响相对峰值偏应力更明显,弹性变形模量随含水率增大逐渐减小后趋于稳定,二者近似呈指数函数关系。 展开更多
关键词 膨胀土 土工试验 含水率 孔隙比 偏应力 围压 稳定性
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偏压固结状态下含天然气水合物泥质粉砂沉积物电阻率特性研究
16
作者 马朝政 骆汀汀 +7 位作者 潘俊涛 马传贺 上官奕怀 王奥旺 张宸毅 王莹莹 韩涛 杨维好 《上海国土资源》 2025年第3期87-97,共11页
我国南海泥质粉砂储层中蕴藏着巨量的天然气水合物资源,电阻率测井技术是南海水合物资源勘探和安全开采监测的重要手段。本文针对含水合物储层各向异性受力特征,依据南海水合物岩心粒径曲线人工配置泥质粉砂沉积物,基于结合电阻率系统... 我国南海泥质粉砂储层中蕴藏着巨量的天然气水合物资源,电阻率测井技术是南海水合物资源勘探和安全开采监测的重要手段。本文针对含水合物储层各向异性受力特征,依据南海水合物岩心粒径曲线人工配置泥质粉砂沉积物,基于结合电阻率系统的水合物三轴装置制备了偏压固结状态下含天然气水合物沉积物,并在不同水合物饱和度、有效围压和固结应力比工况下开展了降温、水合物生成、固结和剪切全过程中沉积物电阻率响应实验研究。研究结果表明:(1)泥质粉砂沉积物的主要导电路径来源于孔隙水溶解石英砂和蒙脱土表面离子,而降温会降低沉积物的导电性。(2)水合物生成显著影响沉积物的电阻率,本研究中水合物形成后的泥质粉砂沉积物电阻率急剧上升至1000Ω·m左右。(3)施加外部应力(如围压、轴压等)会明显降低积物电阻率,且降低幅度随施加的有效应力增大而增大。(4)偏压固结后沉积物电阻率进一步降低,而其降幅低于等压固结阶段;本研究中,偏压固结后的~25%水合物饱和度沉积物的电阻率仍普遍高于等压固结后的~15%水合物饱和度沉积物的电阻率。本研究结论旨在为南海天然气水合物商业化勘探和开采监测提供理论支持。 展开更多
关键词 天然气水合物 泥质粉砂沉积物 电阻率 偏压固结 水合物饱和度 有效围压 固结应力比
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煤柱下底板偏应力区域特征及案例 被引量:34
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作者 许磊 魏海霞 +1 位作者 肖祯雁 李博 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期561-568,共8页
选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应... 选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应力影响深度浅,随煤柱宽度增加,底板偏应力变化和影响深度较大,当煤柱宽度足够大时,影响深度又变浅,中部趋于原岩应力;(3)同一水平面上,偏应力呈马鞍状分布,随煤柱宽度增加,煤柱中线处和边缘处偏应力经历了先增大后减小的过程,煤柱边缘处偏应力峰值位置变化不大;(4)同一煤柱宽度,煤柱边缘偏应力峰值向深部递减且趋势减慢,同时,峰值远离煤柱且趋势加快。在自由边界受均布载荷、底板垂直应力、水平应力、切应力解析解的基础上,推导了底板偏应力解析公式,解析与模拟结果基本吻合。具体到该工程的地质条件,9205轨道巷距离煤柱边缘20 m、9205回风巷在煤柱边缘、9205运输巷在煤柱中线处,9205轨道巷维护效果最好,证明了内错式巷道且距离煤柱足够远时,偏应力较小,宏观应力环境更适合巷道围岩自稳。 展开更多
关键词 煤柱 底板 均布载荷 偏应力
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温度对沥青混凝土力学特性的影响 被引量:43
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作者 陈宇 姜彤 +1 位作者 黄志全 付文斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2192-2196,共5页
沥青混凝土是现代水利工程中作为防水心墙的主要材料。通过室内高压温控三轴仪对两种沥青含量的沥青混凝土在不同温度下分别进行力学特性试验,研究温度对其力学性质的影响。试验结果表明:试件的应力-应变特性与温度有密切关系,试验温度... 沥青混凝土是现代水利工程中作为防水心墙的主要材料。通过室内高压温控三轴仪对两种沥青含量的沥青混凝土在不同温度下分别进行力学特性试验,研究温度对其力学性质的影响。试验结果表明:试件的应力-应变特性与温度有密切关系,试验温度为0℃时沥青混凝土出现应力软化现象,但随着温度的升高,应力软化现象消失,应力硬化现象呈现;同一沥青含量下,温度越高,最大偏应力越小;试件的抗剪强度随温度的升高逐渐降低;试件的蠕变随温度的升高而增大。 展开更多
关键词 沥青混凝土 应力-应变曲线 偏应力 蠕变
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基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制 被引量:28
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作者 余伟健 吴根水 +2 位作者 袁超 王平 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1408-1419,共12页
针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的... 针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。 展开更多
关键词 巷道围岩 偏应力 塑性区 失稳模式 稳定性控制
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剪切对非饱和土土-水特征曲线影响的探讨 被引量:30
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作者 方祥位 陈正汉 +1 位作者 申春妮 孙树国 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1451-1454,共4页
用净平均应力和吸力等于常数、偏应力增大的三轴排水剪切试验,探讨了剪切对非饱和土水量变化的影响。试验结果表明,土-水特征曲线依赖于偏应力,改进了非饱和土中水量变化的本构关系,建立了含水量-吸力-净平均应力-偏应力形式的土-水特... 用净平均应力和吸力等于常数、偏应力增大的三轴排水剪切试验,探讨了剪切对非饱和土水量变化的影响。试验结果表明,土-水特征曲线依赖于偏应力,改进了非饱和土中水量变化的本构关系,建立了含水量-吸力-净平均应力-偏应力形式的土-水特征曲线。 展开更多
关键词 非饱和土 剪切 偏应力 土-水特征曲线
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