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地下工程锚固结构腐蚀耐久性研究进展 被引量:17
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作者 潘继良 李鹏 +2 位作者 席迅 郭奇峰 蔡美峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-13,共13页
为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐... 为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐久性研究的必要性和紧迫性,简述了锚固结构应力腐蚀开裂机理及应力腐蚀评价方法,归纳总结了地下锚固结构腐蚀影响因素,论述了各影响因素的研究现状与作用机制,介绍了时效性分析和可靠性评估在锚固结构耐久性研究方面的应用.最后基于以上分析,对地下锚固结构腐蚀耐久性问题的发展趋势进行了多方面的展望,指出静态分析向动态分析转变、定性研究与定量研究相结合、单因素分析向多因素分析发展、宏观研究向微观研究深入、确定性分析向概率和随机性分析进化,是推动地下工程锚固结构腐蚀耐久性发展的重要研究方向. 展开更多
关键词 锚固结构 锚杆腐蚀 地下工程 耐久性 可靠性评估
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THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展 被引量:6
2
作者 颜丙乾 任奋华 +2 位作者 蔡美峰 郭奇峰 乔趁 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期47-57,共11页
岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及... 岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向.为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT(Computed tomography)扫描技术,电镜扫描技术(SEM)、核磁共振技术(NMRI)、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度−水流−应力−化学(THMC)多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能.随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持. 展开更多
关键词 裂隙岩体 多场耦合 无损检测 有限元 实验设备 数值模拟软件
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不同灰砂比岩充组合体疲劳损伤与破裂特性试验研究
3
作者 龙大愚 王宇 +2 位作者 李鹏 李长洪 蔡美峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2669-2681,共13页
为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描。结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模... 为了揭示地下采场中岩充组合结构体在频发应力扰动作用下的损伤演化和破裂机制,对4种不同灰砂比的岩充组合体试样开展多级增幅疲劳试验并进行试验后CT扫描。结果表明:(1)充填体的灰砂比对岩充组合体的变形、刚度劣化、损伤扩展和破坏模式均有影响。灰砂比从1:4下降到1:12,体积膨胀增加,割线模量先增加后减小。(2)提出了基于不可逆轴向应变的累积损伤演化模型,该模型与试验数据拟合良好,灰砂比为1:4和1:8的岩充组合体累积损伤呈现2阶段增加模式,即最初稳定增加,随后急剧增加。灰砂比为1:10和1:12的岩充组合体呈现倒“S”形损伤累积模式,即初始、稳定和加速增加3个阶段。(3)随着灰砂比减小,岩充组合体的宏观破坏模式从拉伸−剪切混合破坏过渡为拉伸破坏。试验后的CT图像揭示了岩充组合体细观破裂演化模式,包括充填体中的剪切破坏、沿着岩石和充填体接触面的拉伸破裂以及岩石中的拉伸和剪切破裂。采用“柔性充填体”有利于防止岩石剥落、坍塌等灾害。研究成果可为矿山充填配比优化和深部矿产资源安全开采提供理论依据。 展开更多
关键词 岩充组合体 充填配比 疲劳扰动 损伤破裂 CT扫描
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基于3D打印的含复杂节理岩石直剪特性及破坏机制研究 被引量:34
4
作者 王培涛 黄正均 +2 位作者 任奋华 章亮 蔡美峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期46-56,共11页
岩体中节理的几何形态及力学特性是影响其剪切力学特性及破坏模式的重要因素之一。基于3D打印技术,建立了不同节理粗糙系数(JRC)的节理模型、几何形态节理模型和复杂裂隙网络物理模型,通过开展室内直接剪切试验分析了各组试件的剪切强... 岩体中节理的几何形态及力学特性是影响其剪切力学特性及破坏模式的重要因素之一。基于3D打印技术,建立了不同节理粗糙系数(JRC)的节理模型、几何形态节理模型和复杂裂隙网络物理模型,通过开展室内直接剪切试验分析了各组试件的剪切强度及破坏模式。结果表明节理模型的抗剪强度随JRC波动性较大,波动幅值越高,峰值剪切位移越低;平面形节理模型的峰值抗剪强度最低,矩形节理模型的峰值抗剪强度最高,正弦形和三角形节理试件的抗剪能力相近;离散裂隙网络模型和粗糙裂隙网络模型的峰值抗剪强度显著低于实心试件,考虑了节理粗糙性的裂隙网络模型抗剪强度高于直线型节理模型;实心试件破坏模式为典型脆性剪切破坏,裂隙网络模型的破坏模式相对复杂,沿着剪切方向主剪切裂面波动萌生,破断面由多个节理面的交叉点破坏与沿节理面的滑移构成。研究成果可以为3D打印技术的推广和复杂节理岩体剪切力学特性的室内试验研究提供参考。 展开更多
关键词 节理岩体 3D打印 直接剪切 破坏模式 室内试验
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基于离散元方法的粗糙性节理岩体直剪力学及尺寸效应特性 被引量:11
5
作者 王培涛 任奋华 蔡美峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期976-983,共8页
天然岩体中存在多组随机结构面,同时结构面几何上存在粗糙特性,基于这两种特性,建立了一种粗糙离散节理网络(Rough Discrete Fractures Network)RDFN模型,并基于颗粒流PFC2D开展了RDFN模型直剪条件下力学特性研究,与直线型DFN模型进行... 天然岩体中存在多组随机结构面,同时结构面几何上存在粗糙特性,基于这两种特性,建立了一种粗糙离散节理网络(Rough Discrete Fractures Network)RDFN模型,并基于颗粒流PFC2D开展了RDFN模型直剪条件下力学特性研究,与直线型DFN模型进行了对比。结果表明:节理几何粗糙特性对裂隙岩体的抗剪特性影响显著。相同加载条件下,考虑粗糙性后RDFN模型的抗剪强度、剪切模量均较DFN模型显著增高;DFN模型中微裂纹沿节理方向贯通,局部存在少量的基岩破坏,RDFN模型破坏模式相对复杂,沿剪切方向基岩单元破坏显著;随着样本尺寸的增大,节理模型的抗剪强度、剪切模量总体上均呈现降低趋势;尺寸效应分析结果表明抗剪指标均在尺寸达到4.0 m后趋于稳定。 展开更多
关键词 节理岩体 粗糙节理网络模型 直剪试验 尺寸效应 数值模拟
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基于BIM的多学科交叉融合应用型人才培养模式探索 被引量:7
6
作者 田莉梅 贾云波 +1 位作者 徐东升 尹欢欢 《廊坊师范学院学报(自然科学版)》 2020年第4期100-104,107,共6页
BIM技术有非常强的应用价值,在工程建设领域得到迅速发展,企业对BIM人才的需求缺口很大。从行业发展需求出发,结合廊坊师范学院立足京津冀辐射全国的定位,体现学院办学特色,总结传统培养体系存在的问题,从多学科交叉融合出发,通过BIM平... BIM技术有非常强的应用价值,在工程建设领域得到迅速发展,企业对BIM人才的需求缺口很大。从行业发展需求出发,结合廊坊师范学院立足京津冀辐射全国的定位,体现学院办学特色,总结传统培养体系存在的问题,从多学科交叉融合出发,通过BIM平台建设,修订培养方案,将计算机专业、大数据、云测绘和人文历史等融入到BIM教学中,构建混合课程,成立教研团队,提出学科交叉融合的途径和方法,为培养应用型BIM人才和探索教学改革开拓思路。 展开更多
关键词 多学科 交叉融合 BIM技术 教学平台 实践教学
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THMC多场耦合作用下岩石物理力学性能与本构模型研究综述 被引量:16
7
作者 颜丙乾 任奋华 +2 位作者 蔡美峰 郭奇峰 乔趁 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1389-1399,共11页
岩石多场耦合作用的研究已经开展了数十年,包括岩石在单一物理场、两场耦合或三场耦合作用效应的研究.然而深部矿产资源开采和地下空间开发中岩体的赋存环境非常复杂,岩体在高温、高渗透压、高应力及复杂水化学环境中将发生温度–水流... 岩石多场耦合作用的研究已经开展了数十年,包括岩石在单一物理场、两场耦合或三场耦合作用效应的研究.然而深部矿产资源开采和地下空间开发中岩体的赋存环境非常复杂,岩体在高温、高渗透压、高应力及复杂水化学环境中将发生温度–水流–应力–化学(THMC)多场耦合作用.综合分析岩石多场耦合作用下的裂隙演化、变形力学机制、力学本构和耦合模型构建等方面的研究,在分析岩石强度理论的基础上得出岩石多场耦合本构模型以及岩石蠕变本构模型.不同行业对岩石多场耦合作用的研究重点存在一定的差异,岩石多场耦合作用不仅涉及到矿产资源开发、油气田开采、地热资源开发等资源能源领域,其在水利水电工程、高寒工程、地下工程、地下核废料处置及深埋能源储库等领域也是研究的重点.岩石在高应力、水流、高温和化学作用下,不仅会发生耦合作用,而且会对岩石本身的物理力学性能产生影响.分析研究多场耦合作用下岩石的力学性能对于预防事故发生和保障工程安全开展具有重要的现实意义.最后探讨分析了岩石多场耦合研究的重点、难点和今后研究的方向,为工程实践和相关问题的解决提供参考. 展开更多
关键词 裂隙岩体 多场耦合 损伤演化 岩石蠕变 本构模型
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渗流作用下深埋岩石巷道不同强度准则对比分析 被引量:9
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作者 潘继良 郭奇峰 +1 位作者 任奋华 蔡美峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3369-3378,共10页
强度准则的选取是否得当,会直接影响到巷道围岩的稳定性评价与控制。为了研究强度准则效应对渗流环境下深埋圆形巷道围岩稳定性的影响规律,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论(UST)和Mogi-Coulomb(MO)... 强度准则的选取是否得当,会直接影响到巷道围岩的稳定性评价与控制。为了研究强度准则效应对渗流环境下深埋圆形巷道围岩稳定性的影响规律,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论(UST)和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行了归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后针对受孔隙水压力作用的深埋圆形巷道建立理想弹塑性模型,综合考虑渗流体积力、中间主应力效应、围岩的剪胀特性以及不同的塑性区弹性应变处理方式,基于弹塑性理论推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解,并通过具体算例对新解的多方面影响因素进行了对比分析。研究结果表明:本文所提出的新解不仅形式简洁,而且可以灵活匹配多种常用的岩石强度准则;不考虑中间主应力效应的MC准则和DP系列准则的计算结果相对保守;考虑中间主应力效应时,可优先选用外接圆DP准则和权系数为0.5的统一强度理论,谨慎选用权系数为1的统一强度理论;中间主应力对围岩强度具有区间效应,不考虑中间主应力效应的强度准则普遍偏于保守;岩土材料的剪胀特性不仅与围岩剪胀角有关,而且还与建立的塑性势函数有关;剪胀不会改变围岩的塑性区半径,但会影响塑性区的位移分布,若不考虑剪胀将会低估围岩的实际变形;不建议将塑性区的弹性应变视为常数,应当考虑塑性区应力重分布的影响,采用广义胡克定律进行分析。 展开更多
关键词 圆形巷道 强度准则效应 中间主应力 剪胀性 塑性区弹性应变
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饱水裂隙花岗岩周期冻胀力演化特性试验研究 被引量:25
9
作者 乔趁 王宇 +2 位作者 宋正阳 李长洪 侯志强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2141-2150,共10页
由于寒区含水裂隙岩体的水冰相变和体积膨胀产生的冻胀力会促使新裂隙的萌生和扩展,进一步导致裂隙岩体发生损伤劣化。为揭示周期冻融循环作用裂隙岩体的冻胀劣化机制,对预制不同宏观裂隙的饱水裂隙花岗岩进行不同冻结温度下反复冻胀力... 由于寒区含水裂隙岩体的水冰相变和体积膨胀产生的冻胀力会促使新裂隙的萌生和扩展,进一步导致裂隙岩体发生损伤劣化。为揭示周期冻融循环作用裂隙岩体的冻胀劣化机制,对预制不同宏观裂隙的饱水裂隙花岗岩进行不同冻结温度下反复冻胀力监测试验,分析了周期冻胀力演化特征及裂隙尺寸、冻结温度及冻融循环次数对饱水裂隙花岗岩冻胀力的影响规律。研究结果表明:饱水裂隙单次冻融循环冻胀力演化曲线形态基本类似,均大致可以分为5个阶段;随着冻融循环次数增加,峰值冻胀力呈指数函数形式减小,并且峰值后的跌落幅度越大;峰值冻胀力随着裂隙长度增大呈线性增长,且裂隙宽度越小,冻胀力在冻结和融化阶段出现时间越早;冻结温度越低,冻胀力出现时间越早,峰值冻胀力随温度降低呈线性增加,冻结温度对冻胀力的影响随着冻融循环次数增多而减弱,冻结温度越低,裂隙尺寸对峰值冻胀力影响越显著。该研究成果可对寒区裂隙岩体冻胀力理论计算及数值分析提供借鉴。 展开更多
关键词 冻胀力 冻融循环 裂隙岩体 演化规律
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考虑应变软化和扩容的圆形巷道围岩强度准则效应 被引量:23
10
作者 潘继良 高召宁 任奋华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3293-3301,共9页
为了研究强度准则效应对圆形巷道围岩稳定性的影响,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后... 为了研究强度准则效应对圆形巷道围岩稳定性的影响,首先对Mohr-Coulomb(MC)准则、Drucker-Prager(DP)准则、统一强度理论和Mogi-Coulomb(MO)准则等4种岩石材料常用的强度准则进行归纳总结,得到了平面应变条件下统一形式的屈服方程;然后将巷道围岩划分为破碎区、塑性软化区和弹性区,同时引入强度参数软化模量和扩容系数,考虑中间主应力效应、岩石峰后应变软化和扩容特性,推导了巷道围岩应力、位移和塑性区半径统一解,并对新解的各影响因素进行了对比分析。分析结果表明:本文所提出的新解不仅形式简洁,而且可以灵活匹配不同的岩石强度准则;不考虑中间主应力效应的强度准则相对偏于保守,考虑中间主应力效应时,MO准则和权系数<0. 5的统一强度理论计算得到的塑性区半径和位移处于中间水平,而外接圆DP准则和权系数>0. 5的统一强度理论对中间主应力效应考虑较多,选用时需谨慎;应变软化会使塑性区内围岩的性质得到进一步劣化,出现更大范围的破碎区,提高破碎区残余强度是一种有效的支护方法;巷道围岩的扩容特性不仅与剪胀角有关,而且还与塑性势函数有关,不考虑扩容将会低估围岩的真实变形。研究结果可为巷道围岩稳定性评价和支护设计提供重要理论参考依据。 展开更多
关键词 圆形巷道 强度准则效应 中间主应力 应变软化 扩容
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考虑渗流和剪胀的圆形巷道围岩广义SMP准则解 被引量:6
11
作者 潘继良 任奋华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期32-39,共8页
本文基于广义SMP准则,综合考虑中间主应力、孔隙水压力和围岩的剪胀特性,建立了巷道围岩的理想弹塑性模型。根据弹塑性理论,推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解。结合具体算例对SMP准则计算得到的围岩应力... 本文基于广义SMP准则,综合考虑中间主应力、孔隙水压力和围岩的剪胀特性,建立了巷道围岩的理想弹塑性模型。根据弹塑性理论,推导了渗流作用下的围岩应力场、位移场和塑性区半径的统一解析解。结合具体算例对SMP准则计算得到的围岩应力分布和塑性区半径与Mohr-Coulomb(M-C)准则进行了对比,并对孔隙水压力和围岩剪胀角等影响因素进行了分析。研究结果表明:SMP准则计算得到的塑性区半径小于M-C准则,说明M-C准则相较于SMP准则更为保守;孔隙水压力对巷道围岩的位移场具有很大的影响,表现为孔隙水压力越大,巷道洞壁附近围岩位移量越大,且围岩塑性区半径和弹塑性交界面处的峰值切向应力与孔隙水压力成正比;采用相关联流动法则会低估围岩的强度,不考虑剪胀则会低估围岩的实际变形。 展开更多
关键词 圆形巷道 渗流 剪胀性 中间主应力 弹塑性分析
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“教-研-创”三位一体教学模式探索 被引量:1
12
作者 王培涛 吕祥锋 谭文辉 《中国冶金教育》 2023年第6期1-4,共4页
结合“新工科”建设和大学生创新创业活动背景,提出了基于课堂教学、科研项目和双创项目的“教-研-创”岩土工程三位一体人才培养模式。针对岩土工程课程体系教学内容和特色,结合科研项目中的研究内容和创新技术,在研究中拆分问题,将知... 结合“新工科”建设和大学生创新创业活动背景,提出了基于课堂教学、科研项目和双创项目的“教-研-创”岩土工程三位一体人才培养模式。针对岩土工程课程体系教学内容和特色,结合科研项目中的研究内容和创新技术,在研究中拆分问题,将知识融入问题,形成“知识进课堂”。以问题和需求为导向,引导学生参与岩土工程相关科学研究课题,积极申请“双创”项目,形成学生能参与、学生愿参与教研相长局面。产生具有岩土工程研究特色的和自主知识产权的研究成果,并应用到科研项目当中,实现成果出课堂的教学目的。 展开更多
关键词 岩土工程 新工科 教学改革 双创 教-研-创模式
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不同热处理作用下花岗岩纵波波速和导热能力的演化规律分析 被引量:21
13
作者 吴星辉 蔡美峰 +5 位作者 任奋华 孙景来 郭奇峰 武旭 张杰 张利伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期457-467,共11页
在地热能源开采过程中,温度对高温岩石的物理特性有着显著的影响,尤其是高温花岗岩遇水冷却后导热特性会发生很大的变化。为进一步研究温度和冷却方式对高温花岗岩物理特性的影响,开展高温花岗岩自然冷却和遇水冷却试验,通过对其质量、... 在地热能源开采过程中,温度对高温岩石的物理特性有着显著的影响,尤其是高温花岗岩遇水冷却后导热特性会发生很大的变化。为进一步研究温度和冷却方式对高温花岗岩物理特性的影响,开展高温花岗岩自然冷却和遇水冷却试验,通过对其质量、体积、密度和波速等常规物理特性以及导热特性的测试,对比分析2种冷却方式下的物理参数变化规律。结果表明:质量损失率、体积增加率、密度变化率和波速衰减率随温度的升高呈指数型增加,当温度T=450℃时,花岗岩的物理特性变化率显著增加。遇水冷却能够增大花岗岩微裂纹密度,导致其物理特性进一步变化。热处理后花岗岩的导热系数随温度(25℃~1 050℃)升高呈非线性降低,由3.41 W/(m·K)降至0.96 W/(m·K),降低了72.85%。热处理后花岗岩的导热系数与其质量损伤率、体积增加率和波速衰减率成负相关,可以用指数函数来表示。对比各物理参数的改性系数发现,在敏感性方面:纵波波速>导热系数>密度,因此纵波波速可以优先作为衡量花岗岩热损伤的指标参数。 展开更多
关键词 岩石力学 高温花岗岩 地热开采 冷却方式 纵波波速 导热特性
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基于三维点云的岩体结构面信息快速化识别方法研究 被引量:29
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作者 王培涛 覃拓 +2 位作者 黄正均 任奋华 蔡美峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期503-519,共17页
岩体中结构面调查和产状分析是开展工程岩体稳定性分析的基础工作之一,为解决传统测线方法获取岩体结构面产状信息存在的效率低、风险高、主观性高和数据共享难等问题,采用MATLAB计算平台,针对复杂岩体表面三维点云数据开展岩体结构面... 岩体中结构面调查和产状分析是开展工程岩体稳定性分析的基础工作之一,为解决传统测线方法获取岩体结构面产状信息存在的效率低、风险高、主观性高和数据共享难等问题,采用MATLAB计算平台,针对复杂岩体表面三维点云数据开展岩体结构面自动识别算法研究,提出基于敏感性参数近邻点数k、夹角阈值j和过滤因子f的结构面识别算法。首先基于邻域寻点方法开展邻域点平面的法向量分析,基于夹角阈值j判断确定属于同组结构面的法向量点集坐标信息,并将共面点云采用相同颜色显示的方式进行再现,并讨论不同类型点云数据的过滤因子f影响,开展优势结构面的最优分组优化分析,实现了优势结构面倾向、倾角产状信息识别、产状投影和结构面玫瑰图快速分析识别,研究成果能够为现场结构面信息的智能化高效测量提供可靠的应用方法。 展开更多
关键词 岩石力学 三维点云 岩体结构面 快速识别 优化分析
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增幅疲劳荷载作用下含双裂隙花岗岩空心圆柱破裂演化试验研究 被引量:4
15
作者 王宇 杨浩男 +2 位作者 易雪枫 厉飓洲 李长洪 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1325-1337,共13页
为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实... 为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实时声发射监测和试验后CT扫描相结合的手段,研究预制裂隙方位对岩石在多阶段增幅疲劳荷载作用下的结构劣化特征及岩桥断裂模式。试验结果表明:(1)随着裂隙角度的增大,岩石的疲劳强度、体积变形以及疲劳寿命逐渐增大,且体积变形增长速率越来越快,基于不可逆轴向应变,提出一种描述岩石疲劳损伤的两阶段损伤演化模型。(2)岩石破裂过程中声发射振铃数及能量变化受裂隙角度影响,累计振铃计数与累计能量计数随着裂隙角度的增大而增加,岩石在应力幅值突然增加时刻的累积损伤要大于疲劳加载阶段。(3)试样疲劳力学试验后的工业CT扫描揭示了岩桥段破裂形成的不同缝网模式,且受裂隙角度影响较大,裂隙网络的复杂程度随着裂隙角度的增加而增大,表明裂隙角度越大,岩石越不容易发生疲劳破坏。试验结果有利于深入理解裂隙型孔洞岩体的疲劳破坏机制,可为应力扰动作用下裂隙岩体巷道开挖设计、围岩稳定性控制及岩体长期稳定性提供必要的理论支撑。 展开更多
关键词 岩石力学 空心圆柱体花岗岩 破裂演化 疲劳破坏 声发射 CT扫描
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基于PCA和MCMC的贝叶斯方法的海下矿山水害源识别分析 被引量:11
16
作者 颜丙乾 任奋华 +2 位作者 蔡美峰 郭奇峰 王培涛 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期1412-1421,共10页
海底金矿矿山水害对矿山生产、人员施工及矿山设备等产生较大威胁,是矿山开采中的自然灾害之一,快速有效的判别出矿山水害水源对于事故的防治有重要意义.三山岛金矿的巷道围岩裂隙普遍并长期存在涌水现象,矿区开采中矿井水害的水源主要... 海底金矿矿山水害对矿山生产、人员施工及矿山设备等产生较大威胁,是矿山开采中的自然灾害之一,快速有效的判别出矿山水害水源对于事故的防治有重要意义.三山岛金矿的巷道围岩裂隙普遍并长期存在涌水现象,矿区开采中矿井水害的水源主要有海水、第四系水、基岩裂隙水、地下水等,为了准确快速的判别矿井水水源,有效预防矿井水突水及水害威胁,本研究结合监测点水样的水文地质条件与不同监测点水样的水化学成分分析,选取Mg^2+、Na^++K^+、Ca^2+、SO4^2-、Cl^-和HCO3^-共6项指标作为判别因子,通过主成分分析得出不同水样的矿化程度.在贝叶斯算法分析原理的基础上,将马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)引入到贝叶斯方法中,运用统计软件SPSS统计,构建贝叶斯判别分析模型,得出基于水样样本信息的算法估计的后验分布,得出矿山水害水源的分析方法.运用三山岛金矿水害取水点的水样分析数据进行详细的分析验证,建立矿井突水水源模型,进行不同水样的信息分析,得出贝叶斯统计函数并进行水源判别结果分析,验证了贝叶斯矿山水害水源判别模型的准确性和实用性,对现场工作的开展和水害防治有一定的指导意义. 展开更多
关键词 矿井水害水源 贝叶斯方法 马尔可夫链蒙特卡洛 主成分分析 水样分析 矿山突水
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冻融循环作用下中部锁固岩桥破坏试验研究 被引量:13
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作者 乔趁 李长洪 +1 位作者 王宇 颜丙乾 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1094-1103,共10页
为探究高寒地区中部锁固型边坡的变形破坏机制,对3种不同岩桥角度岩样开展冻胀力监测试验及不同冻融循环次数下的单轴压缩试验。通过试验研究揭示冻融循环过程中岩样裂隙冻胀力的演化过程分为6个阶段:前期衍生阶段、陡升阶段、跌落阶段... 为探究高寒地区中部锁固型边坡的变形破坏机制,对3种不同岩桥角度岩样开展冻胀力监测试验及不同冻融循环次数下的单轴压缩试验。通过试验研究揭示冻融循环过程中岩样裂隙冻胀力的演化过程分为6个阶段:前期衍生阶段、陡升阶段、跌落阶段、平稳阶段、融化阶段和消散阶段。得出不同岩桥角度和不同冻融次数对岩样强度变形特征、损伤特征及破坏模式的影响规律:随着冻融次数增加,岩样峰值应力损失率呈幂函数增长,峰值应变呈二次多项式增长,相对弹性模量呈指数函数减小。损伤变量随着冻融次数增加呈幂函数增长,15°倾角岩样损伤变量最大,30°岩样损伤变量最小。岩桥角度越大,冻融次数越多,岩样越易发生岩桥贯通破坏。试验结果对于揭示寒区中部锁固型边坡冻融损伤机制具有重要意义,对寒区岩土工程建设具有参考价值。 展开更多
关键词 岩石力学 冻融循环 岩桥 锁固型边坡 冻胀力 力学特性
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基于统一强度理论的岩石统计损伤软化本构模型及其参数研究 被引量:9
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作者 潘继良 郭奇峰 +2 位作者 田莉梅 武旭 汪敏 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第8期38-42,共5页
假设岩石材料的损伤服从三参数Weibull分布,首先引入损伤阀值的思想,建立岩石统计损伤演化模型;其次,基于统一强度理论和Lemaitre应变等价性假设,引入Lode参数,建立一种可以考虑中间主应力的岩石统计损伤软化本构模型,并推导出模型参数... 假设岩石材料的损伤服从三参数Weibull分布,首先引入损伤阀值的思想,建立岩石统计损伤演化模型;其次,基于统一强度理论和Lemaitre应变等价性假设,引入Lode参数,建立一种可以考虑中间主应力的岩石统计损伤软化本构模型,并推导出模型参数的解析解;最后,通过与试验结果进行对比,验证了所建立的统计损伤本构方程及其参数确定的合理性。研究结果表明:该本构模型参数获取简单,能够较好地反映岩石的偏应力-应变关系,尤其是各级围压下的岩石损伤初始点和峰后应变软化特性。 展开更多
关键词 统计损伤本构模型 统一强度理论 三参数WEIBULL分布 中间主应力 损伤阀值
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