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急倾斜水平分段联合开采围岩破坏特征及应力传递规律研究
1
作者 伍永平 茹笑辉 +7 位作者 解盘石 王红伟 王立伟 杜玉乾 闫壮壮 田程阳 王乐辰 王正富 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期133-142,共10页
急倾斜煤层群水平分段开采过程中,多分段采动导致顶板运移与应力演化复杂。为研究其破断特征与应力演化机制,以新疆天顺矿为工程背景,结合物理相似模拟与数值计算,研究了围岩非对称破坏特征及能量-应力协同机制。结果表明,采动应力场呈... 急倾斜煤层群水平分段开采过程中,多分段采动导致顶板运移与应力演化复杂。为研究其破断特征与应力演化机制,以新疆天顺矿为工程背景,结合物理相似模拟与数值计算,研究了围岩非对称破坏特征及能量-应力协同机制。结果表明,采动应力场呈明显非对称偏转,沿倾向采空区顶板上下部形成应力集中区,中部为应力释放区,第三主应力逆向偏转,形成非对称应力包络拱。围岩破坏呈三阶段演化:一、二分段为初始稳定阶段,主应力偏转较小,围岩轻微垮落;三分段为临界失稳阶段,主应力偏转显著增大,微震能量和卸荷量均达峰值,承载拱突变失稳,高位岩层剧烈垮落;四、五分段为链式扩展阶段,卸荷范围扩大且微震频次增加,破坏范围随采深扩展。研究揭示顶板稳定性受开采工艺和主应力偏转的协同控制,分段高度为25 m时顶板阶段性失稳,三分段为临界阈值。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 水平分段 围岩破坏 应力传递路径 应力偏转方向
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平面应变卸载条件下黄泛区粉土力学特性试验研究
2
作者 郭院成 吉光照 +1 位作者 杜子博 代新宇 《地下空间与工程学报》 北大核心 2026年第1期159-170,共12页
通过真三轴仪对黄泛区粉土进行不同固结围压、含水率条件下的平面应变侧向卸载试验,研究黄泛区粉土在平面应变卸载条件下的力学特性,并基于试验结果对比分析了经典强度准则对黄泛区粉土的适用性。结果表明:黄泛区粉土应力-应变曲线为弱... 通过真三轴仪对黄泛区粉土进行不同固结围压、含水率条件下的平面应变侧向卸载试验,研究黄泛区粉土在平面应变卸载条件下的力学特性,并基于试验结果对比分析了经典强度准则对黄泛区粉土的适用性。结果表明:黄泛区粉土应力-应变曲线为弱硬化型,低含水率下呈脆性破坏,高含水率下为塑性破坏,破坏应变介于1%~6%之间;围压对卸载强度影响较大,含水率对其影响相对较小;小主应变卸载初期变化较小,轴向应变约1%时,小主应变近似呈线性增长;中主应力受围压影响较大,中间主应力在卸载前期快速下降,当轴向应变达0.5%~1%时趋于稳定;中主应力系数随轴向应变增加先快速下降后缓慢增加,破坏时介于0.27~0.37之间。侧向卸载路径下,Lade-Duncan强度准则可较好地预测粉土卸荷强度。 展开更多
关键词 平面应变试验 侧向卸载 黄泛区粉土 应力路径 强度准则
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多级循环荷载对细粒砂岩疲劳特性的影响
3
作者 李克升 刘传孝 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期347-359,共13页
为探究循环荷载条件下围岩的疲劳失稳行为,对细粒砂岩进行一系列疲劳力学试验,分析应力路径和频率对砂岩力学行为和能量演化特征的影响规律。研究结果表明:应力路径对砂岩力学参数、破坏模式和能量演化特征均具有显著影响。与常规单轴压... 为探究循环荷载条件下围岩的疲劳失稳行为,对细粒砂岩进行一系列疲劳力学试验,分析应力路径和频率对砂岩力学行为和能量演化特征的影响规律。研究结果表明:应力路径对砂岩力学参数、破坏模式和能量演化特征均具有显著影响。与常规单轴压缩(应力路径1)相比,多级等幅(应力路径2)和增幅循环荷载(应力路径3)作用下试样的峰值强度分别降低8.01%和8.52%。随着循环平均应力提升,试样的割线模量和能量参数均呈现阶梯式增长;在应力路径2作用下,割线模量变化更显著,而在应力路径3作用下,耗散能密度的变化更明显。砂岩的破坏模式以轴向张拉破坏为主,且多级疲劳作用诱发了更剧烈的破坏。应力扰动时间固定、循环次数增加的条件下,砂岩的疲劳寿命与频率呈正相关,而累积耗散能密度和峰值强度均呈现出先增加后降低的非线性变化趋势;同时,砂岩的破坏程度随频率升高而加剧。频率提升与循环次数增加共同促使砂岩趋于密实,然而循环次数过度增加则导致其疲劳特性逐渐劣化,两者的共同作用调控着砂岩的疲劳特性。 展开更多
关键词 砂岩 应力路径 频率 力学特性 能量演化特征
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拉压复合应力状态下的连续碳纤维复合材料3D打印路径规划
4
作者 李志杰 邓犇 +4 位作者 彭芳瑜 闫澳迪 易家乐 沈金国 唐小卫 《现代制造工程》 北大核心 2026年第1期25-31,共7页
连续碳纤维复合材料具有高轴向强度、高模量以及各向异性的特点,为充分发挥纤维在轴向上对成形件的增强效果,同时结合3D打印技术能够成形任意复杂模型的优势,提出了基于应力适应的曲面层优化及路径规划方法,并针对拉压复合应力状态下的... 连续碳纤维复合材料具有高轴向强度、高模量以及各向异性的特点,为充分发挥纤维在轴向上对成形件的增强效果,同时结合3D打印技术能够成形任意复杂模型的优势,提出了基于应力适应的曲面层优化及路径规划方法,并针对拉压复合应力状态下的工况进行了研究。同时,对规划纤维路径进行优化处理以提高连续性及可制造性,并考虑共挤出工艺,实现三轴打印机变厚曲面切片打印。通过3D打印性能增强实验验证,所提方法相比传统路径规划方法最大载荷和压缩刚度分别至少提升了26.89%和51.45%,具有明显增强效果。 展开更多
关键词 3D打印 连续纤维 应力适应 路径规划 曲面打印 共挤出打印
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不同固结路径下钙质砂临界状态演化与本构模拟
5
作者 王恒 林彬 +1 位作者 王刚 陈军浩 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第3期580-589,共10页
钙质砂是中国南海岛礁建设的主要地基材料,建筑施工中地基将受到不同固结路径的荷载作用,研究不同固结路径对钙质砂临界状态演化的影响是建立钙质砂本构模型的迫切需求。通过开展4种相对密实度和4种固结路径下的三轴固结排水剪切试验,... 钙质砂是中国南海岛礁建设的主要地基材料,建筑施工中地基将受到不同固结路径的荷载作用,研究不同固结路径对钙质砂临界状态演化的影响是建立钙质砂本构模型的迫切需求。通过开展4种相对密实度和4种固结路径下的三轴固结排水剪切试验,探究钙质砂颗粒破碎与临界状态内在联系随固结路径的演化规律。研究表明:随着有效主应力比由1.00减小至0.45,钙质砂剪切后的颗粒相对破碎率降低,对应的临界孔隙比增加,临界状态线斜率降低,即临界状态线呈现逆时针旋转趋势。同时,建立了不同固结路径下有效主应力比-相对破碎率-临界孔隙比的定量关系式,计算得到临界孔隙比预测值约为实测值的80%~120%。将其引入砂土状态相关剪胀方程,提出考虑固结路径影响的钙质砂状态相关的本构模型。该模型能够准确描述钙质砂在不同固结应力路径、不同密实度和不同应力水平下的剪切变形特性。不同固结路径和固结压力引起的颗粒破碎程度差异,是导致剪切后钙质砂临界状态线发生旋转的主要原因。 展开更多
关键词 钙质砂 应力路径 临界状态 颗粒破碎 本构模拟
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压缩空气储能硐库运行全过程围岩弹塑性变形分析
6
作者 张国华 相月 +4 位作者 张世殊 王薪锦 郭辉 熊峰 华东杰 《岩土力学》 北大核心 2026年第2期383-401,共19页
围岩作为压缩空气储能地下储气库的主要承载结构,其在运行期间的应力与变形至关重要。然而,目前关于储气库围岩在长期循环膨胀动荷载作用下的弹塑性变形理论体系尚不完善,其从开挖至循环充放气全过程的应力路径尚不清晰。为此,基于储气... 围岩作为压缩空气储能地下储气库的主要承载结构,其在运行期间的应力与变形至关重要。然而,目前关于储气库围岩在长期循环膨胀动荷载作用下的弹塑性变形理论体系尚不完善,其从开挖至循环充放气全过程的应力路径尚不清晰。为此,基于储气库的受力特征,提出了从开挖到运行阶段围岩的弹塑性变形求解方法,并通过与商业软件FLAC3D数值模拟结果对比验证了其正确性。进一步,在设定计算方案下,从地质条件与运行条件两方面开展了围岩力学响应参数敏感性分析。主要结论如下:(1)阐明了储气库围岩不会发生持续向硐外扩容的机制,结果表明,在设定工况下围岩主要表现为向硐内的塑性累积变形,解决了长期困扰工程实践的储气库扩容问题;(2)揭示了从开挖至运行期间围岩应力路径始终位于高压与低压屈服线之间的变化规律;(3)建立了储气库围岩弹性运行压力区间的确定方法,该区间取决于黏聚力和内摩擦角,在此区间内运行可确保围岩处于弹性状态,不产生塑性变形,填补了储气库运行压力区间理论空白;(4)明确了围岩变形主要受最小与最大储气内压控制,同时充放气次数亦为重要影响因素。研究成果可为压缩空气储能电站的设计与建设提供理论依据。 展开更多
关键词 压缩空气储能 围岩 应力路径 扩容 运行压力区间
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不同循环加卸载路径下卸荷损伤类岩石的力学特性及能量演化规律
7
作者 董春亮 徐金峰 +2 位作者 高凯 郑雅慧 张茂林 《广东土木与建筑》 2026年第1期27-34,51,共9页
针对深部岩石在开挖卸荷后受循环扰动引发的围岩劣化和失稳问题,基于不同应力路径的循环加卸载试验,重点探究卸荷损伤类岩石试件的力学响应及能量演化特性。结果表明:相同卸荷损伤下,路径1与路径2相比,其ε和ε_(e)更小,峰值强度更大,... 针对深部岩石在开挖卸荷后受循环扰动引发的围岩劣化和失稳问题,基于不同应力路径的循环加卸载试验,重点探究卸荷损伤类岩石试件的力学响应及能量演化特性。结果表明:相同卸荷损伤下,路径1与路径2相比,其ε和ε_(e)更小,峰值强度更大,卸荷损伤比应力路径对峰值强度的影响更显著;试件在相同应力路径下的E^(+)恒小于E^(-),ν^(+)恒大于ν^(-),在相同卸荷损伤下的E随循环级数增加而降低,路径2的E恒小于路径1;相同卸荷损伤下,路径2的U和Ue均大于路径1,相同应力路径下,卸荷损伤越严重各能量密度越大;η呈“下降➝回升”趋势,随卸荷损伤提高,路径1的η增加,而路径2的η减小;研究结果为深部资源安全开采提供理论支撑。 展开更多
关键词 不同应力路径 循环加卸载 卸荷损伤 力学参数 能量演化
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基于三轴不排水有效应力路径的结构性剑桥模型的修正研究
8
作者 加瑞 李逸群 +1 位作者 雷华阳 姜宇轩 《岩土工程学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期115-124,共10页
室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型... 室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进行了两点改进:(1)对附加孔隙比Δe的计算公式进行了修正,可以准确模拟结构性黏土超过临界状态线后的有效应力路径;(2)考虑了屈服面内的塑性即亚屈服特性,可以较好地模拟屈服面内的有效应力路径然后,利用修正结构性剑桥(MSCC)模型对结构性黏土的侧限压缩试验、三轴固结不排水和三轴固结排水试验进行了模拟计算,并与试验结果和SCC模型的计算结果进行了对比分析,结果表明MSCC模型可以更好地模拟结构性黏土的三轴不排水有效应力路径以及侧限压缩和三轴固结排水试验的应力应变曲线。最后,对MSCC模型中的参数β(屈服面内塑性变形参数)、p'_(yi)(初始结构屈服应力)、Δe_(i)(初始附加孔隙比)、b(结构破损速率)、γ(剪切引起结构破损的参数)和ω(反映结构性对塑性流动准则的影响)进行了参数敏感性分析,结果表明参数β影响结构性黏土屈服面内的有效应力路径,参数p'_(yi)影响峰值强度,参数Δe_(i)影响残余强度,参数b和γ影响峰值后的强度衰减速率,参数ω影响强度开始衰减时的偏应变大小。 展开更多
关键词 结构性黏土 结构性剑桥模型 有效应力路径 亚屈服 附加孔隙比
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不同应力路径含裂隙膨胀土力学特性试验研究
9
作者 王帅 胡波 +1 位作者 鲁松 孙慧 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2168-2179,共12页
为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯... 为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯通率影响。随着裂隙贯通率增大,应力-应变曲线由应变硬化型向应变软化型转变,土体抵抗剪切破坏的能力也逐渐减弱。当裂隙贯通率一定时,RTC路径下土体的侧向约束减小,偏应力对应变更为敏感。在卸荷初期,应力-应变曲线的增长趋势比较陡峭,轴向应变不到3%就接近峰值偏应力;而在CTC路径下,在轴向应变达到3%后才接近峰值偏应力。不同应力路径下试样的体变特征也存在差异,CTC路径下,体变表现为剪缩,而RTC路径下表现出剪胀特征。RTC路径下试样的极限破坏偏应力与抗剪强度指标均低于CTC路径下的试验值。当固结围压相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的54.7%~65.8%;裂隙贯通率相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的60.2%~77.6%;RTC试验中的黏聚力和内摩擦角分别为CTC试验值的69.1%和82.1%。改进的D-C模型能够很好地描述含裂隙膨胀土的应力-应变曲线软化特征。CTC路径下,膨胀土的初始切线模量随着固结围压的增大而增大;而RTC路径下,初始切线模量随固结围压的增大而减小。研究成果可为防止土体开挖卸荷引起的工程灾害问题提供参考。 展开更多
关键词 膨胀土 裂隙贯通率 应力路径 剪切破坏 抗剪强度
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不同胶结和孔隙比结构性黏土的三轴固结不排水试验研究
10
作者 加瑞 王明辉 +1 位作者 李逸群 楚振兴 《工程地质学报》 北大核心 2025年第5期1920-1931,共12页
室内外试验表明部分天然沉积黏土具有较强的结构性,而黏土的结构性会直接影响地基的变形及稳定性计算,因此对结构性黏土的力学特性进行深入研究具有重要的工程意义。本文在扰动土样中添加水泥和盐粒,在室内通过击实法人工制备了具有不... 室内外试验表明部分天然沉积黏土具有较强的结构性,而黏土的结构性会直接影响地基的变形及稳定性计算,因此对结构性黏土的力学特性进行深入研究具有重要的工程意义。本文在扰动土样中添加水泥和盐粒,在室内通过击实法人工制备了具有不同胶结强度和初始孔隙比的高岭结构性黏土和天津结构性黏土试样,对不同胶结和孔隙比的结构性黏土进行了三轴固结不排水试验。试验结果表明:(1)当试样的胶结强度较小和初始孔隙比较大时,在固结阶段可能会导致试样的胶结发生破坏、孔隙比产生较大程度的减小。在实际工程中应考虑前期施工扰动对结构性黏土的胶结强度和孔隙比的影响。(2)试样剪切前的胶结强度越大、孔隙比越小,在相同轴向应变下的偏应力越大,试样的峰值强度越大,应力-应变曲线的应变软化特征越明显,应力路径中偏应力的最大值越大。(3)试样达到峰值强度时还存在结构性时,具有结构破损阶段的应力路径。高岭结构性黏土呈现出先剪缩后剪胀的趋势,表现出过渡性土的相变行为。天津结构性黏土只表现出剪缩的趋势,应力路径先向左上方移动,然后由于结构破损向左下方移动。 展开更多
关键词 结构性黏土 胶结强度 初始孔隙比 应力-应变曲线 应力路径
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基于非饱和剪切体变特征的马兰黄土液化评价方法
11
作者 慕焕东 邓亚虹 +3 位作者 赵勋昌 何乃楠 郑龙浩 何也 《岩土力学》 北大核心 2025年第10期3197-3207,共11页
为探究黄土体积的变化特征与其孔压和液化之间的关系,选取古浪马兰黄土为研究对象,通过非饱和固结排水试验对不同含水率和围压下黄土的剪切体变特征进行研究,并通过饱和固结不排水试验对黄土的应力路径和孔压特性进行研究,在此基础上分... 为探究黄土体积的变化特征与其孔压和液化之间的关系,选取古浪马兰黄土为研究对象,通过非饱和固结排水试验对不同含水率和围压下黄土的剪切体变特征进行研究,并通过饱和固结不排水试验对黄土的应力路径和孔压特性进行研究,在此基础上分析不同含水率下临界状态线的分布规律,进而建立饱和状态下的临界状态线,并与饱和固结不排水试验得到的临界状态线进行对比验证,据此建立黄土体变与孔压之间的联系,提出一种基于非饱和剪切体变的液化评价方法。研究表明:非饱和马兰黄土的应力-应变曲线总体呈现出应变硬化型,剪切体变为剪缩型;饱和马兰黄土的应力-应变曲线呈应变软化型,偏应力随平均有效应力的增加先增加至峰值,后逐渐减小并趋于稳定;非饱和状态下各临界状态线近似平行,随着含水率的增大临界状态线的分布越靠下,含水率对临界状态线的斜率影响较小而对截距影响较大;土体初始状态点到饱和临界状态线的距离即为孔压的变化量,基于饱和临界状态线计算的孔压判别古浪马兰黄土只是存在液化可能。研究成果是黄土液化评价方面有价值的探索。 展开更多
关键词 马兰黄土 剪切体变特征 液化临界状态线 液化评价 应力路径 孔压测试
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不同应力路径和加卸速率下的红黏土力学响应
12
作者 阮永芬 唐震杰 +2 位作者 槐以高 郑绍奇 周源海 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第6期96-104,共9页
基坑开挖过程中土体受多种影响因素而表现出独特的破坏特性,仅考虑单一影响因素已无法完全分析土体的力学特性。采用昆明地区的天然红黏土进行K_(0)固结条件下不排水三轴剪切试验,探究不同应力路径和加卸速率下的应力-应变曲线及孔隙水... 基坑开挖过程中土体受多种影响因素而表现出独特的破坏特性,仅考虑单一影响因素已无法完全分析土体的力学特性。采用昆明地区的天然红黏土进行K_(0)固结条件下不排水三轴剪切试验,探究不同应力路径和加卸速率下的应力-应变曲线及孔隙水压力曲线的变化规律,分析红黏土的初始切线模量和强度极限变化规律。试验结果表明:(1)红黏土在三种应力路径下的应力-应变曲线呈双曲线型,红黏土强度大小表现为轴向压缩试验>平均主应力为常数三轴压缩试验>侧向卸荷试验;(2)加卸速率对应力-应变曲线的影响分三个阶段,当轴向应变ε_(a)≤ε_(0)时,加卸速率对土体抗剪强度影响较小,当ε_(0)<ε_(a)≤ε_(1)时,加卸速率越快,其对应的剪应力增长也越快,当ε_(a)>ε_(1)时,不同加卸速率下的剪应力基本保持不变;(3)不同应力路径下的孔隙水压力变化规律存在明显差异,剪切初期阶段,加卸速率对孔隙水压力影响不明显,而随着剪切过程的进行,孔隙水压力值随加卸速率的增大而增加;(4)通过邓肯-张模型,建立K_(0)固结的红黏土在不同路径下的应力-应变双曲线预测方程,并将预测结果与试验值对比,应力-应变预测结果较为准确。研究成果可为红黏土在不同应力路径及加卸速率下的变形参数和本构关系研究提供参考。 展开更多
关键词 红黏土 应力路径 加卸速率 应力-应变 孔隙水压力 邓肯-张模型
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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：7
13
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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倾斜采场覆岩非对称载荷传递路径倾角效应 被引量：2
14
作者 朱开鹏 罗生虎 +5 位作者 解盘石 李志林 樊娟 田程阳 易磊磊 徐辉 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期168-181,共14页
【目的】煤层倾角是导致倾斜采场覆岩载荷传递路径远较一般煤层复杂的根本原因,明确倾斜采场覆岩载荷传递路径倾角效应,对实现该类煤层围岩稳定性控制具有重要意义。【方法】以新疆某矿为工程背景,综合采用物理相似模拟、有限元数值仿... 【目的】煤层倾角是导致倾斜采场覆岩载荷传递路径远较一般煤层复杂的根本原因,明确倾斜采场覆岩载荷传递路径倾角效应,对实现该类煤层围岩稳定性控制具有重要意义。【方法】以新疆某矿为工程背景,综合采用物理相似模拟、有限元数值仿真及理论计算等方法,分析倾斜采场覆岩非对称变形破坏特征,并构建顶板应力特征量,研究不同维度条件下覆岩载荷传递路径及其倾角效应。【结果和结论】结果显示:(1)倾斜煤层开采过程中,顶板应力特征量传递路径为倾向“m”形和走向双“n”形的分布,在平行煤层方向,顶板应力特征量传递路径为双“v”形分布,使采动影响范围以内、应力分界线以外的覆岩载荷,向采场四周煤壁作双向传递,而应力分界线以内的覆岩载荷则向工作面倾向两侧煤体单向传递。(2)随着煤层倾角的增大,采场顶板应力特征量的偏转界线范围逐渐减小,使采场四周支承压力峰值呈逐渐减小的演化趋势。(3)受此影响,倾斜采场顶板破断形态呈中上部大于下部的非对称分布形态,造成工作面倾向中部、上部支架工作阻力及其离散程度较大,支架偏载、空载现象频发,而工作面倾向下部支架工作阻力及其离散程度相对较小。(4)覆岩载荷传递路径的非对称性是导致倾斜采场顶板力学行为区域性分布的根源,且这一现象随着煤层倾角的增加而愈发突出。研究成果可指导倾斜采场支架设计与布置,预防偏载、空载,提升围岩稳定性,提高开采效率,保障煤矿安全。 展开更多
关键词 倾斜煤层 切应力 传递路径 非对称性 倾角效应
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基于应力路径的隧洞开挖扰动区空间演化机制研究 被引量：1
15
作者 陈金鹏 徐磊 +3 位作者 查新元 戴博伦 严鑫鹏 夏超杰 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期12-18,共7页
揭示隧洞开挖扰动区的空间演化机制对于隧洞施工安全防控与支护方案优化具有重要意义.本文立足于隧洞开挖空间效应,依托某深埋引水隧洞工程中岩体结构较完整的砂板岩洞段,通过精细模拟隧洞开挖施工过程,深入分析了隧洞开挖扰动区空间演... 揭示隧洞开挖扰动区的空间演化机制对于隧洞施工安全防控与支护方案优化具有重要意义.本文立足于隧洞开挖空间效应,依托某深埋引水隧洞工程中岩体结构较完整的砂板岩洞段,通过精细模拟隧洞开挖施工过程,深入分析了隧洞开挖扰动区空间演化过程中的应力调整路径、变形发展过程和塑性区扩展历程及其内蕴联系,系统揭示了隧洞开挖扰动区的空间演化机制.依托工程实例特定岩体力学参数,隧洞开挖扰动区分布于洞周深约4.6倍洞径围岩内,其空间演化主要发生于剖面后方约80%洞径和前方约1.7倍洞径范围内的岩体开挖过程中;应力场调整不仅体现在大小上,也体现在方向上,且在不同阶段呈现出有差异的调整规律,深度越小,调整幅度越大;开挖扰动区变形发展和塑性屈服破坏肇因于应力场调整,塑性区形成扩展是推动应力场调整向深部发展的重要致因,亦直接影响着开挖扰动区变形分布特征和变形量. 展开更多
关键词 水工隧洞 开挖扰动 空间演化 应力路径 数值分析
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某带多次转折倾斜外框柱的超高层框架-核心筒结构设计难点分析
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作者 唐小方 何华拓 +2 位作者 陈兆荣 曾庆立 张岚 《建筑结构》 北大核心 2025年第3期76-81,共6页
对于结构体系中存在倾斜构件如斜柱、斜撑、斜墙等的高层建筑结构,倾斜构件轴力的水平分量需通过楼盖体系传递,这使得楼盖体系在自重下存在较大的拉应力。带斜柱的框架-核心筒结构,其斜柱转折处的水平力通过楼盖体系传递到核心筒,设计... 对于结构体系中存在倾斜构件如斜柱、斜撑、斜墙等的高层建筑结构,倾斜构件轴力的水平分量需通过楼盖体系传递,这使得楼盖体系在自重下存在较大的拉应力。带斜柱的框架-核心筒结构,其斜柱转折处的水平力通过楼盖体系传递到核心筒,设计时应采取措施保证该水平力在梁柱节点、楼盖、墙梁节点、核心筒内传力的可靠性。还应结合施工模拟分析、实体元有限元分析等手段,根据计算结果采取相应的加强措施。结果表明,带斜柱的框架-核心筒结构,其斜柱转折处的水平力在设计时应采取措施保证该水平传力的可靠性。 展开更多
关键词 超高层框架-核心筒结构 斜柱 水平分力 传力路径 楼板应力 施工模拟
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基于能量原理的岩石卸荷破坏判据研究 被引量：1
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作者 张钦榕 郭建强 +3 位作者 刘继 王姣姣 伍安杰 王涓 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期25-35,共11页
深地空间岩体赋存环境较为复杂,探明采动扰动下岩石卸荷破坏的前兆信号对深部资源安全开采具有重要意义。针对采动扰动的岩石加卸载破坏问题,基于能量耗散理论,建立了考虑扰动损伤的岩石破坏判据。探究了不同岩石加卸载过程及破坏时的... 深地空间岩体赋存环境较为复杂,探明采动扰动下岩石卸荷破坏的前兆信号对深部资源安全开采具有重要意义。针对采动扰动的岩石加卸载破坏问题,基于能量耗散理论,建立了考虑扰动损伤的岩石破坏判据。探究了不同岩石加卸载过程及破坏时的判据指数变化规律,分析了判据指数与岩石破坏的内在联系。并基于新建立的岩石破坏判据,讨论了不同岩性岩石的卸荷破坏判据条件。研究表明:①岩石破坏判据通过引入损伤变量,不仅考虑了采动扰动对岩石卸荷破坏的影响,还反映了岩石劣化过程中荷载、变形对岩石临界状态的影响。②判据指数与损伤变量可用于分析岩石破坏特征的差异性和应力路径对岩石力学行为的影响。③根据岩石卸荷破坏的扩容特征,引入能量增长率概念,建立了适用于花岗岩卸荷破坏的能量增长率界限值,验证结果表明,该界限值预测效果良好,最大主应力误差约5%。 展开更多
关键词 能量耗散理论 卸荷应力路径 岩石劣化 破坏判据
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重载铁路非饱和路基三维动力响应分析 被引量：1
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作者 杜业峰 崔新壮 +3 位作者 包振昊 李向阳 郝建文 张圣琦 《铁道学报》 北大核心 2025年第3期118-125,共8页
基于扩展Biot孔隙理论,建立交通荷载作用下轨道-轨枕-道砟-非饱和路基耦合三维动力学模型;利用双重Fourier变换得到频域内路基土三维动力响应的半解析解;采用数值积分方法得到土体动力响应时程曲线,并计算出土体的应力路径;在大秦重载... 基于扩展Biot孔隙理论,建立交通荷载作用下轨道-轨枕-道砟-非饱和路基耦合三维动力学模型;利用双重Fourier变换得到频域内路基土三维动力响应的半解析解;采用数值积分方法得到土体动力响应时程曲线,并计算出土体的应力路径;在大秦重载铁路开展动应力现场测试,验证动力学模型的正确性,研究不同列车轴重、速度、土体饱和度等对非饱和路基三维动力响应和应力路径的影响。结果表明:列车速度对水平正应力σ_(x)和σ_(y)影响显著,而对竖向正应力σ_(z)和剪应力τ_(xz)的影响并不明显;各项动力响应参数均随着列车轴重的增加而等比提高;随着深度的变化,各项动力响应曲线的波形也会随之变化,深度越深,曲线峰值个数越少;移动列车荷载会引起路基土单元应力主轴旋转,随着深度的增加,应力路径逐渐由四圈缩减为一圈。该研究对重载铁路路基结构设计与服役性能提升具有重要理论价值。 展开更多
关键词 重载铁路 三维动应力 现场测试 理论计算 应力路径
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不同类型玉米品种子粒产量与品质对低氮胁迫的响应 被引量：2
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作者 温涛 穆心愿 +6 位作者 刘天学 赵霞 丁勇 曹丽茹 鲁晓民 唐保军 夏来坤 《玉米科学》 北大核心 2025年第3期40-50,共11页
以18个玉米品种为试验材料,以正常施氮(NPK)为对照,研究低氮胁迫(PK-N)对玉米子粒产量与品质的影响,并对玉米品种进行氮效率类型划分和评价。结果表明,低氮胁迫导致玉米穗粒数显著减少而产量降低,子粒淀粉、蛋白质和赖氨酸含量显著降低... 以18个玉米品种为试验材料,以正常施氮(NPK)为对照,研究低氮胁迫(PK-N)对玉米子粒产量与品质的影响,并对玉米品种进行氮效率类型划分和评价。结果表明,低氮胁迫导致玉米穗粒数显著减少而产量降低,子粒淀粉、蛋白质和赖氨酸含量显著降低而品质下降。相关分析表明,两个氮肥处理下,子粒产量与穗粗、行粒数、穗粒数、穗粒重均呈显著正相关,淀粉含量与蛋白质、脂肪、赖氨酸含量呈不同程度的负相关,蛋白质、脂肪和赖氨酸含量三者之间均呈不同程度的正相关,淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸产量均与子粒产量呈极显著正相关。通径分析表明,穗长、穗粗和行粒数是影响玉米子粒产量的主要穗部性状,子粒产量是影响玉米淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸产量的主要因素。根据耐低氮综合评价D值和子粒产量,筛选出郑单819、郑单568和郑单232等高产耐低氮型品种。 展开更多
关键词 玉米 子粒产量 品质 低氮胁迫 熵权法 通径分析
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冻结钙质黏土复杂应力路径下的力学响应及本构模型研究
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作者 曹祎 荣传新 +2 位作者 王衍森 常磊 王彬 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2071-2084,共14页
两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主... 两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主应力系数条件下的真三轴压缩试验,分析了冻结钙质黏土在其影响下的强度和变形特性。试验结果表明:冻结钙质黏土强度与中主应力系数b和围压呈现出良好的二次函数关系,与温度呈负相关,与含水率呈正相关。随着含水率的增加,其破坏强度的增长速率逐渐降低。破坏强度受中主应力效应和围压效应的共同控制,均表现出明显的强化-弱化双重作用,并存在临界中主应力系数b_(c)=0.75,临界围压σ_(3c)=3 MPa。随着围压的增大,体应变由先剪缩后剪胀逐渐转变为纯剪缩的特性,且随着b值的增大,试样峰值体应变逐渐变大。基于试验结果,建立了考虑温度、含水率和中主应力系数影响的改进邓肯-张模型,并验证模型的可靠性。研究结果可为冻结壁设计优化和深部冻结法凿井提供理论依据。 展开更多
关键词 冻结黏土 中主应力系数 强度演化规律 真三轴应力路径 邓肯-张模型
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