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地震作用下非等宽平台路堑边坡的动力响应研究
1
作者 王哲 王陈宾 +3 位作者 柏威伟 廖军 吴福宝 唐刚 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期122-131,共10页
非等宽平台设计是提高碎裂岩体路堑高边坡动力稳定性的有效方法之一,在规范平台宽度不小于2 m背景下,研究该类型边坡的动力响应特征具有重要工程应用价值。通过FLAC3D有限元软件计算三级台阶式边坡平台位置的PGA放大系数、塑性变形区和... 非等宽平台设计是提高碎裂岩体路堑高边坡动力稳定性的有效方法之一,在规范平台宽度不小于2 m背景下,研究该类型边坡的动力响应特征具有重要工程应用价值。通过FLAC3D有限元软件计算三级台阶式边坡平台位置的PGA放大系数、塑性变形区和最大剪应变,然后基于数值模拟结果设计大型振动台物理模拟试验开展非等宽台阶式边坡变形失稳特征和PGA放大系数变化研究,对二级平台宽度引起的边坡破坏程度进行分析,提出路堑边坡工程设计建议。数值模拟表明,随着中间平台宽度增加PGA放大系数先减后增,考虑平台的分割效应下建议该工程二级平台宽度为4 m;物理试验表明,边坡易在平台处产生应力集中,平台分割效应使边坡逐渐分解为局部破坏,地震作用下发生累进变形破坏,分为缓慢变形、加速变形和失稳破坏阶段。研究成果为该类型路堑边坡平台的设计提供了依据。 展开更多
关键词 路堑边坡 数值模拟 振动台试验 动力响应 平台宽度 地震
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盾构淤泥质废弃黏土氧化镁固化-碳化试验及碳化机制研究
2
作者 闵凡路 申政 +3 位作者 李彦澄 袁大军 陈健 李凯 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期364-374,共11页
盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、... 盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、无侧限抗压强度q_(u)、弹性模量E_(50),结合微观形貌及矿物成分变化规律探讨其固化-碳化机制。结果表明:MgO固化-碳化具有明显的加固土体效果,加固效果随a_(m)、T呈先上升后趋于稳定的趋势,随H呈先上升后下降的趋势;不同a_(m)、T下,碳化4h会使土体塑性指数I_(P)降低57%以上,土体可塑性显著下降;不同a_(m)和T的固化-碳化土q_(u)均在H为4h时取得峰值,最高可达1.4MPa,比碳化前强度提升了220%~350%;固化-碳化反应对土体的E_(50)提升受a_(m)影响较大,当a_(m)超过9%时,碳化4h试样的E_(50)增幅在500%左右;MgO固化-碳化过程中水化产物、碳化产物不断生成和发育,形成网状、花朵聚集状的形貌,填充土颗粒间的孔隙,增强了土颗粒间的胶结作用,土体结构更为密实。该研究为长三角地区土压盾构产生的淤泥质废弃黏土的固化-碳化处理与再利用提供了思路。 展开更多
关键词 废弃土处理 活性氧化镁 加速碳化 微观形貌 矿物成分 碳化机制
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层状岩石不排气三轴压缩力学特性试验研究
3
作者 王伟 罗霄 +3 位作者 陈超 刘世藩 段雪雷 朱其志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1334-1342,共9页
为研究地下隧洞开挖过程中围压和孔隙气压对层状千枚岩力学特性及变形参数的影响,以氩气作为渗透介质,开展层状千枚岩不排气三轴压缩试验,分析层状千枚岩在不同围压和孔压下应力-应变关系、峰值强度、变形特性及破坏形式随层理倾角的演... 为研究地下隧洞开挖过程中围压和孔隙气压对层状千枚岩力学特性及变形参数的影响,以氩气作为渗透介质,开展层状千枚岩不排气三轴压缩试验,分析层状千枚岩在不同围压和孔压下应力-应变关系、峰值强度、变形特性及破坏形式随层理倾角的演化特征。引入基于层理倾角的各向异性度公式,探讨围压和孔压对层状千枚岩各向异性的影响。结果表明:不排气条件下,当孔压减小或围压增大时,层状千枚岩峰值强度逐渐增大;岩石峰值强度sc、弹性模量及变形模量随层理倾角的增大呈“U”型变化;层理倾角在30°~60°之间,层状千枚岩存在层理弱面,破坏形式主要为沿层理面剪切滑移破坏;层状千枚岩在平行层理方向受围压、孔压影响较大,呈现明显各向异性特征。 展开更多
关键词 层状岩石 层理倾角 各向异性 不排气三轴压缩 破坏形式
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穿断层隧道NPR锚索支护体系抗震特性振动台试验研究
4
作者 陶志刚 丰于翔 +3 位作者 赵易 张晓宇 何满潮 雷啸天 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期939-949,共11页
为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩... 为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩条件中以及使用不同锚索进行支护时隧道结构的动力响应规律。研究结果表明:在同一地震波作用下,使用NPR锚索进行支护的隧道结构破坏程度与使用普通锚索进行支护的隧道结构相比有明显的改善,表明NPR锚索在地震作用下具有良好的吸能特性,能够为隧道结构提供有效支护;通过对比分析普通锚索与NPR锚索的锚索轴力时程曲线可知,在地震波作用下,普通锚索会发生破断现象,轴力突降至零,而NPR锚索的高恒阻力能够持续提供有效支护;分析隧道结构各测点的加速度、应变、土压力等动力响应可知,隧道断层区域在地震作用下的动力响应更为明显,隧道结构在地震作用下呈现出拱肩→拱腰→拱顶的破坏规律,这一研究成果为类似隧道工程的支护对策提供了理论参考。 展开更多
关键词 振动台试验 隧道支护 NPR锚索 地震响应
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基于统一强度理论的扰损围岩巷道脆塑性解答
5
作者 张常光 周渭 +2 位作者 徐灏 赵帅 孙珊珊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1343-1355,共13页
钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探... 钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探讨巷道力学模型的转换路径及判定方法,并将结果进行对比、验证,获得各因素的影响规律。研究表明:提出的巷道脆塑性解答合理反映了中间主应力、围岩扰损范围和峰后强度、剪胀特性的综合影响,通过参数组合变换可退化为多种解答并得到正确性验证,具有重要的理论意义和应用前景;巷道力学模型判定与中间主应力、围岩扰损范围密切相关,显著影响巷道应力-位移分布和围岩特征曲线;支护压力和巷道稳定变形随着围岩峰后强度下降、剪胀特性参数增加而明显增大。 展开更多
关键词 扰损围岩 统一强度理论 弹-脆-塑性模型 剪胀特性 围岩特征曲线
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贯通型标准JRC双节理剪切力学及声发射特性研究
6
作者 王刚 刘廷方 +4 位作者 王长盛 蒋宇静 王鹏举 张书博 肖智勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期500-509,共10页
节理岩体的抗剪性能是影响工程岩体强度及稳定性的关键因素。基于3D打印技术制作标准JRC节理面模具和固定夹板,采取一体化浇筑方式制备不同节理面间距和不同粗糙度的双节理试样,结合声发射(acousticemission,AE)技术探究不同法向应力条... 节理岩体的抗剪性能是影响工程岩体强度及稳定性的关键因素。基于3D打印技术制作标准JRC节理面模具和固定夹板,采取一体化浇筑方式制备不同节理面间距和不同粗糙度的双节理试样,结合声发射(acousticemission,AE)技术探究不同法向应力条件下粗糙双节理岩体剪切力学特性和破坏演化特征。结果表明:剪切应力-剪切位移曲线形态受节理粗糙度和法向应力共同影响。随JRC和法向应力的增加,剪切应力软化程度加重;法向应力较大时,峰后阶段剪切应力存在多次突降现象,突降值随法向应力的增加而增大。峰值剪切强度出现在双节理间岩石夹层断裂时刻,随JRC和法向应力的增加呈增大趋势,随节理面间距增加呈减小趋势。AE结果表明:岩石夹层断裂时刻AE能量大幅突增,AE能量峰值稍滞后于剪切应力峰值,随法向应力的增加,AE能量峰值和累积AE能量值增大;AE定位点空间上集中于岩石夹层部分,时间上频发于200~600 s内,随节理面间距的增加,AE定位点的集中范围扩大。 展开更多
关键词 岩石力学 双节理 直剪试验 节理面间距 JRC 声发射
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钢粒子迟滞重复冲击破岩硬岩损伤破裂特征研究
7
作者 鞠明和 陶泽军 +3 位作者 蔚立元 姜礼杰 郑彦龙 邹春江 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1242-1255,共14页
粒子冲击辅助破岩技术凭借其快速、高效等优点,对硬质岩体有着较好的破岩效果。通过粒子冲击试验和离散元模拟相结合的方法研究单、双粒子冲击速度、双粒子间距等因素对高强度花岗岩表面、三维及剖面形貌特征的影响,探寻冲击坑深度、冲... 粒子冲击辅助破岩技术凭借其快速、高效等优点,对硬质岩体有着较好的破岩效果。通过粒子冲击试验和离散元模拟相结合的方法研究单、双粒子冲击速度、双粒子间距等因素对高强度花岗岩表面、三维及剖面形貌特征的影响,探寻冲击坑深度、冲击坑体积及冲击坑表面面积随冲击参数的变化规律,统计粒子冲击破岩裂纹的分布规律,并且从能量吸收率的角度评价双粒子迟滞冲击破岩的效能。结果表明:冲击坑深度与冲击速度呈正相关;随着粒子间距的增大,冲击坑由相交逐渐相离,形貌随之变化,冲击坑体积随之减小,而冲击坑表面面积增大;通过模拟发现,裂纹主要分布在斜长石与钾长石的晶界处,以拉伸破坏为主;当选用5mm直径的钢粒子破碎强度200MPa左右的极坚硬花岗岩时,双粒子迟滞冲击破岩的能量吸收率曲线随粒子冲击速度增大趋于平缓,在双粒子迟滞冲击破岩的粒子间距为8~10 mm且冲击速度400 m/s左右时能达到最佳的冲击辅助破岩效果。 展开更多
关键词 辅助破岩 粒子迟滞冲击 冲击参数 硬岩损伤特征 能量吸收率
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基于落石模型试验的棚洞垫层力学响应及优化设计
8
作者 叶四桥 王杰 +2 位作者 曾彬 熊磊 马锐 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第3期153-162,共10页
结合边坡落石灾害现状,基于落石模型试验,系统分析落石质量、下落高度、垫层厚度、加筋位置、加筋材料等因素对落石冲击力及其动态演化的影响,揭示落石冲击棚洞的动力响应规律,结合垫层自重与落石冲击作用双因素影响确定垫层最优厚度,... 结合边坡落石灾害现状,基于落石模型试验,系统分析落石质量、下落高度、垫层厚度、加筋位置、加筋材料等因素对落石冲击力及其动态演化的影响,揭示落石冲击棚洞的动力响应规律,结合垫层自重与落石冲击作用双因素影响确定垫层最优厚度,并对垫层设计提出优化建议。结果表明:随着垫层厚度增加,棚洞所受落石冲击力呈非线性减小,减小幅度先大后小而后趋于稳定;在同一垫层厚度下,棚洞所受落石冲击力随落石高度和落石质量近似呈线性增大;当复合垫层设计为“5 cm河砂+聚苯乙烯泡沫(EPS)+10 cm河砂”时,落石中心处土压力峰值相较于纯河砂垫层降低约60%,缓冲耗能效果最佳;通过多元回归分析得到了落石冲击力计算公式,且计算结果与实验数据吻合良好。 展开更多
关键词 棚洞 落石 模型试验 冲击力 加筋垫层 力学响应 计算公式
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浅埋无中导洞连拱隧道先行洞衬砌承担围岩荷载确定方法
9
作者 汤华 姜成业 +2 位作者 邓琴 毕钛俊 秦雨樵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1170-1180,共11页
不同于常规隧道衬砌结构,无中导洞连拱隧道先行洞衬砌施作稳定后还要受到邻近后行洞开挖的二次扰动,后行洞开挖对先行洞衬砌受力的影响不可忽视。依托杨家寨公路隧道工程,基于考虑了后行洞开挖影响的隧道围岩压力计算方法,结合现场监测... 不同于常规隧道衬砌结构,无中导洞连拱隧道先行洞衬砌施作稳定后还要受到邻近后行洞开挖的二次扰动,后行洞开挖对先行洞衬砌受力的影响不可忽视。依托杨家寨公路隧道工程,基于考虑了后行洞开挖影响的隧道围岩压力计算方法,结合现场监测位移数据采用荷载-结构法进行位移反分析,提出了一种确定浅埋无中导洞连拱隧道先行洞衬砌承担围岩荷载的方法,最后和衬砌背后围岩荷载现场监测值进行对比验证。研究结果表明:后行洞开挖对先行洞衬砌承担围岩荷载的影响较为显著,监测点增长幅度均值高达142%;先行洞衬砌受力呈现“拱腰较小,拱顶及拱肩较大”的分布规律,且靠近后行洞一侧拱肩位置受力最大;通过现场监测位移反分析得到的先行洞衬砌受力结果和现场监测结果较为一致,论证了该方法的合理性和实用性,研究成果可为无中导洞连拱隧道结构设计提供参考。 展开更多
关键词 荷载结构法 无中导洞连拱隧道 位移反分析 衬砌受力
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卸荷条件下花岗岩破裂面粗糙度特征及成因分析试验研究
10
作者 胡宝文 南博文 +4 位作者 吕聪瑞 宿辉 宋金科 李江哲 李世奇 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第2期180-192,共13页
【目的】为探究工程岩体在高应力下加卸载过程中的断裂形貌变化及成因,【方法】以粗糙度作为描述形貌几何特征的重要参数,定量表征形貌变化,以拉剪比作为描述断裂特征的重要参数,定量表征断裂模式变化,选取两类花岗岩,开展加卸载力学试... 【目的】为探究工程岩体在高应力下加卸载过程中的断裂形貌变化及成因,【方法】以粗糙度作为描述形貌几何特征的重要参数,定量表征形貌变化,以拉剪比作为描述断裂特征的重要参数,定量表征断裂模式变化,选取两类花岗岩,开展加卸载力学试验,通过数字图像技术对破裂面粗糙度及成因进行分析。【结果】结果显示:在高应力卸荷条件下,初始围压、卸围压速率及矿物粒径均对花岗岩破裂面粗糙程度起负相关影响;超景深显微观察发现,粗糙程度越低的花岗岩,其断口出现剪切断裂占比越高;在围压卸荷破坏过程中,30 MPa围压卸荷,岩石破裂面以沿晶拉伸断裂为主,40 MPa围压卸荷,以沿晶和穿晶拉剪复合型断裂为主,50 MPa围压卸荷,以穿晶剪切断裂为主;随着矿物粒径和卸围压速率的增大,破裂面均呈现剪切断裂占比增加的趋势。【结论】结果表明,高围压卸荷下岩石破裂时张拉断裂占比越高,其破裂面越粗糙,相反剪切占比高,其破裂面粗糙度越低。 展开更多
关键词 花岗岩 卸荷试验 粗糙程度 断裂形貌 拉剪比 力学性能 影响因素
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考虑软化和扩容的圆形巷道围岩Z-P准则弹塑性解
11
作者 经来旺 谢金鑫 +3 位作者 尚佳乐 冯瑜腾 蒋浩杰 经纬 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第2期88-96,共9页
巷道围岩受应力作用表现出的软化、扩容行为对巷道的变形和破环有重大影响。为了研究软化、扩容特性对巷道围岩稳定性的影响,根据岩体的软化特性,建立理想的弹性软化模型,将围岩分为弹性区、塑性软化区和破裂区;基于Zienkiewicz-Pande... 巷道围岩受应力作用表现出的软化、扩容行为对巷道的变形和破环有重大影响。为了研究软化、扩容特性对巷道围岩稳定性的影响,根据岩体的软化特性,建立理想的弹性软化模型,将围岩分为弹性区、塑性软化区和破裂区;基于Zienkiewicz-Pande准则和非关联流动法则,考虑围岩的软化、扩容特性,推导出含中间主应力的圆形巷道弹塑性解析解;将Z-P准则与M-C、D-P等准则进行比较,分析了软化模量、扩容等因素对巷道围岩的影响。结果表明:Z-P准则可良好地适用于发生软化、扩容的巷道;中间主应力系数为0.4时,围岩塑性区范围最小,围岩位移最小,塑性区内应力最大;软化模量越大,围岩破裂区半径越大;剪胀角越大,塑性区位移越大,破裂区半径越大;支护阻力越大,巷道塑性区范围越小,且提高支护阻力能有效控制巷道围岩的变形。 展开更多
关键词 Z-P准则 软化 扩容 中间主应力 弹塑性分析
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渤海海峡跨海通道工程区海域三维地应力测试
12
作者 王锦山 彭华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期245-256,共12页
跨渤海通道海域缺乏实测地应力基础数据,而海域钻探原位实测又承担着巨大风险与重重困难,为取得工程区现今地应力场特征第一手资料,利用以水压致裂地应力测量为主,以空心包体、非弹性应变恢复、差应变、声波各向异性法为辅的综合地应力... 跨渤海通道海域缺乏实测地应力基础数据,而海域钻探原位实测又承担着巨大风险与重重困难,为取得工程区现今地应力场特征第一手资料,利用以水压致裂地应力测量为主,以空心包体、非弹性应变恢复、差应变、声波各向异性法为辅的综合地应力测量技术,对研究区海域开展三维地应力测试与研究,建立了线性回归方程,得到了回归拟合曲线。结果表明,渤海海峡最大水平主应力σH、最小水平主应力σh与垂直主应力σv均随测试深度的增加呈线性增大规律;海峡南部地应力状态存在σH>σh>σv的关系,处于逆冲应力状态,应力场方向为NE,最大水平主应力大于垂直主应力,区域内构造力处于主导地位;海峡北部应力状态为σH>σv>σh,有利于走滑断层活动,应力场方向为NE,区域内构造力处于主导地位;整个工程区内地应力各分量值之间相差不大,远远小于区内断层活动应力值的下限,表明研究区目前处于稳定状态。研究结果符合一般地应力测量规律,测试流程符合地应力测试要求,测试数据可用于分析区域地应力状态。 展开更多
关键词 跨渤海海峡大通道 工程区海域三维地应力 综合测量技术
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三维动静加载下煤的本构模型及卸荷破坏特征
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作者 解北京 栾铮 +3 位作者 李晓旭 张景顺 于瑞星 丁浩 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期61-72,共12页
为研究非静水压条件下煤体动力学性能及动力扰动后卸荷破坏特征,在三维动静加载实验的基础上,研究了卸荷方式对动力扰动后卸荷煤样宏观破坏特性的影响。首先,采用Ф50 mm的分离式霍普金森压杆系统,开展三维动静加载下煤样的动力学实验,... 为研究非静水压条件下煤体动力学性能及动力扰动后卸荷破坏特征,在三维动静加载实验的基础上,研究了卸荷方式对动力扰动后卸荷煤样宏观破坏特性的影响。首先,采用Ф50 mm的分离式霍普金森压杆系统,开展三维动静加载下煤样的动力学实验,研究轴压、应变率对煤样动力学响应规律的影响;其次,基于响应曲面理论,借助中心复合试验法,构建考虑因素交互作用的回归模型,并分析单因素及因素交互作用的显著性;然后,结合因素交互作用、Weibull分布、Drucker-Prager准则,修正煤的强度型统计损伤本构模型,对比理论与实验结果,验证模型可靠性;最后,借助加卸荷电液伺服装置,探究轴压、冲击气压、卸荷方式对煤样破坏特征的影响及作用机制。结果表明,构建的强度型统计损伤模型,相关系数R~2≥0.88,可表征煤样动力学响应行为。冲击后同步卸荷的煤样多呈层裂破坏,拉伸界面随轴压增大而后移直至消失,无法形成层裂破坏;非同步卸荷下煤样破坏形式主要包括整体完整、层裂、压剪破坏,而当冲击气压0.4~0.6 MPa,轴压14.5 MPa时,表现为“层裂+压剪”混合破坏。 展开更多
关键词 动静组合 卸荷破坏 本构模型 分离式霍普金森压杆 响应曲面法 交互作用
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地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射原理与实例分析
14
作者 江权 刘强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-37,共18页
相似物理模拟是研究地下工程变形破坏问题的重要手段,然而经典相似理论关于相似模型与工程原型之间的几何相似比和材料力学参数相似比的相互约束,导致室内物理相似模型尺寸和材料力学参数一直面临难以完全满足相似准则的困局,从而产生... 相似物理模拟是研究地下工程变形破坏问题的重要手段,然而经典相似理论关于相似模型与工程原型之间的几何相似比和材料力学参数相似比的相互约束,导致室内物理相似模型尺寸和材料力学参数一直面临难以完全满足相似准则的困局,从而产生力学畸变和模拟试验结果解译困难。为此,提出了地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射处理方法,引进畸变系数和映射系数,通过耦合解析法或数值法来映射畸变效应,实现地下洞室物理模拟结果对原型力学行为的定量解译;以圆形隧洞为工程原型,采用水泥基3D打印隧洞物理模型进行相似物理超载试验,基于提出的耦合力学相似畸变法与解析法对物理模拟结果进行了定量分析和对比验证;以某水电站地下洞室群为研究原型,通过砂岩3D打印洞室群物理模型的超载试验获得洞室破坏的变形值,采用耦合力学相似畸变法与数值方法对物理模拟结果进行定量分析。实例分析结果表明,在物理相似模拟中几何相似比和力学相似比不满足经典相似准则条件下,该方法可实现圆形隧洞或复杂洞室群原型的相似物理模拟结果的定量映射分析,对非恒定相似比的地下洞室物理模拟畸变分析具有普适性。 展开更多
关键词 相似理论 物理模拟 地下洞室 力学相似畸变 变形破坏
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非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法
15
作者 邓东平 杨春会 谢志军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1051-1066,共16页
拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种... 拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。 展开更多
关键词 边坡 极限平衡M-P法 非线性M-C强度准则 预应力锚索加固 时效稳定性
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不同加载速率下冻融砂岩的动态劈裂特性
16
作者 贾蓬 毛松泽 +1 位作者 钱一锦 卢佳亮 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-119,共9页
为研究加载速率和冻融循环对砂岩动态劈裂特性的影响,对冻融0,25,50,75,100次的砂岩进行了静态和不同加载速率的动态劈裂试验,分析了冻融砂岩的静动态抗拉强度及冲击荷载作用下耗散能变化规律.研究结果表明:冻融砂岩的静动态抗拉强度、... 为研究加载速率和冻融循环对砂岩动态劈裂特性的影响,对冻融0,25,50,75,100次的砂岩进行了静态和不同加载速率的动态劈裂试验,分析了冻融砂岩的静动态抗拉强度及冲击荷载作用下耗散能变化规律.研究结果表明:冻融砂岩的静动态抗拉强度、纵波波速、质量损失率均随冻融次数增加而劣化.随冻融次数、加载速率增加,动强度增加因子(DIF)不断增大,且砂岩冻融损伤越大,DIF随加载速率增加越明显.建立的基于冻融损伤和加载速率的动态抗拉强度预测模型可以很好地反映砂岩的强度变化.砂岩的冻融损伤越大,动态抗拉强度随加载速率的变化速率越快;冲击荷载作用下的耗散能随冻融次数增加而减小,随加载速率增加而增大. 展开更多
关键词 冻融循环 加载速率 损伤 动态抗拉强度 能量耗散
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超深勘察钻孔ASR法地应力测试技术应用
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作者 张小林 应黎 赵冬安 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期198-207,共10页
宝灵山隧道是某铁路先开段的重难点控制性工程,其中宝灵山DZ-06勘察钻孔深2118.00 m,是该段深度最大的控制性勘察钻孔。在钻孔的2072.53、2084.27 m深度选取合适岩心,采用ASR法(非弹性应变恢复法)开展了地应力测试,并与该钻孔采用水压... 宝灵山隧道是某铁路先开段的重难点控制性工程,其中宝灵山DZ-06勘察钻孔深2118.00 m,是该段深度最大的控制性勘察钻孔。在钻孔的2072.53、2084.27 m深度选取合适岩心,采用ASR法(非弹性应变恢复法)开展了地应力测试,并与该钻孔采用水压致裂法获取的地应力结果进行对比,同时验证了ASR法对于估测超深钻孔的三维地应力大小和方向的实用价值。结果表明:在钻孔2072.53~2084.27 m深度范围,ASR法2个测点获取的最大主应力、中间主应力、最小主应力平均值分别为59.70、54.03、30.74 MPa,最大主应力近水平,方向近SN向,说明该区域以水平构造应力为主;ASR法的最大主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值一致性很好,最小主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值的一致性处于合理范围,两种方法的水平主应力方向测试结果基本一致。 展开更多
关键词 铁路隧道 勘察钻孔 地应力 ASR法 水压致裂法
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峰前峰后循环加卸载对砂岩动力特性的影响
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作者 王瑞红 贾敬茹 +3 位作者 骆浩 危灿 张健锋 贾依行 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第3期94-101,共8页
为深入分析砂岩峰前和峰后不同阶段的动力特性规律,开展单轴分级循环加卸载试验,综合分析下限应力对砂岩峰前峰后不同加卸载阶段的表观弹性模量、滞回圈面积、阻尼比、阻尼系数及动弹性模量等相关动力参数的影响。研究结果表明:①岩样... 为深入分析砂岩峰前和峰后不同阶段的动力特性规律,开展单轴分级循环加卸载试验,综合分析下限应力对砂岩峰前峰后不同加卸载阶段的表观弹性模量、滞回圈面积、阻尼比、阻尼系数及动弹性模量等相关动力参数的影响。研究结果表明:①岩样在峰后因内部损伤加深和累积,相同下限应力下滞回曲线位于峰前右侧,且应变量增幅和最大应变增幅均随下限应力的增加而逐渐减小,说明峰后岩样虽然强度已达到极限状态,但只要岩石未完全破坏失稳,其致密性仍可以在高应力条件下的循环加卸载中得到增强。②砂岩在峰前峰后循环加卸载下的变化过程,可以通过表观弹性模量曲线斜率a值的变化得以体现,低下限应力循环加卸载试验中,致密性增强系数a_(1)>致密性劣化系数a_(2),斜率a均为正值,轴向应力对岩石整体的压密作用明显强于劣化损伤作用;随着下限应力升高,a_(2)的降低速率高于a_(1)的升高速率,a值逐渐减小甚至变为负值,说明轴向应力对岩石整体的压密作用逐渐弱于劣化损伤作用。③4组不同下限应力条件下,岩样峰后的滞回圈面积、阻尼比、阻尼系数均高于峰前状态,而动弹性模量低于峰前状态,说明岩样在峰后循环加卸载过程中内部劣化损伤程度高于峰前。 展开更多
关键词 砂岩 峰前峰后 循环加卸载 表观弹性模量 下限应力 动力特性
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基于上限定理确定隧道式锚碇极限抗拔承载力
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作者 贺建清 王津 +3 位作者 林孟源 王湘春 范文韬 胡惠华 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期129-138,共10页
隧道式锚碇作为一种新型的悬索桥锚碇结构,因具有因地制宜、经济环保的优点在多山的西南地区得到了广泛应用。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差、埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生倒楔形冲切破坏。将破... 隧道式锚碇作为一种新型的悬索桥锚碇结构,因具有因地制宜、经济环保的优点在多山的西南地区得到了广泛应用。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差、埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生倒楔形冲切破坏。将破坏体视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体,假定破坏面为最小旋转曲面,利用变分法经典欧拉方程求解破坏体最小旋转曲面问题,确定旋转曲面母线方程;基于改进的Mohr-Coulomb强度准则,由主缆拉拔荷载和楔形体自重所做的外功率与楔形体沿滑移面所消耗的内功率相等的条件建立虚功方程,推导隧道式锚碇极限抗拔承载力上限解。开展隧道式锚碇室内模型试验,研究了拉拔承载过程中的坡面位移的变化规律及隧道式锚碇的破坏模式。研究结果表明,拉拔作用点的荷载-位移曲线可分为4个阶段:克服重力阶段、弹性阶段、弹塑性阶段以及破坏阶段;隧道式锚碇破坏模式为围岩倒楔形冲切破坏,破坏体可近似视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体;由推导公式得到的隧道式锚碇极限抗拔承载力计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,可为隧道式锚碇的设计提供参考。 展开更多
关键词 隧道式锚碇 修正Mohr-Coulomb强度准则 极限分析法 室内模型试验
原文传递
基于形状改变能密度的岩石强度准则研究
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作者 王晓健 彭立志 张亮亮 《力学与实践》 2024年第1期77-88,共12页
分析砂岩在常规三轴压缩试验过程中弹性应变能密度、体积改变能密度和形状改变能密度的演化规律,根据峰值形状改变能密度与围压的线性变化关系建立形状改变能密度岩石强度准则。结果表明:(1)体积改变能密度与形状改变能密度,在峰前阶段... 分析砂岩在常规三轴压缩试验过程中弹性应变能密度、体积改变能密度和形状改变能密度的演化规律,根据峰值形状改变能密度与围压的线性变化关系建立形状改变能密度岩石强度准则。结果表明:(1)体积改变能密度与形状改变能密度,在峰前阶段逐渐增加,峰后急剧下降;(2)形状改变能密度强度准则参数物理意义明确,且可通过参数变换转化为经典的Hoek-Brown准则;(3)形状改变能密度强度准则计算结果与8种不同类型岩石的常规三轴压缩试验结果基本一致,验证了准则的精确性和适用性。 展开更多
关键词 砂岩 能量演化 形状改变能密度 强度准则
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