研究相关因素对巷道/隧道围岩变形及破裂形态特征的影响作用,可以为巷道/隧道的支护设计提供理论支撑。在课题组已成功构建的围岩试件开挖卸荷模型试验系统基础上,对水泥砂浆围岩试件进行不同初始围压下不同卸荷速率的系列试验。试验结果表明:(1)开挖卸荷对围岩变形及破坏的影响不仅存在于卸荷阶段,卸荷效应会在卸荷结束之后继续对巷道围岩产生...
为研究爆炸载荷下砂岩的断裂特性,对3种砂岩试件进行爆炸试验,借助XRD(X-raydiffraction)衍射图谱分析测试和SEM(scanning electron microscope)电镜扫描,研究砂岩的成分、预制裂纹的扩展断裂面微观结构等,利用有限元软件ABAQUS建立数值计算模型,通过试验–数值法得出I型裂纹的裂纹扩展速度、动态断裂韧度等参数。试验结果表明:(1)炮孔周边的砂...
西部立井冻结法施工中,冻结壁岩体受到温度场及地应力场的耦合作用。为研究白垩系红砂岩在地应力与温度耦合作用下冻结后的力学性质,利用围压模拟地应力条件,在不同的温度(20℃,-5℃,-10℃,-15℃)及围压(0,2,4,6,8 MPa)下对红砂岩试样进行冻结处理,并在相同的围压下测试其冻结后的三轴力学性质,分析冻结围压及冻结温度对红砂岩冻结力学性质的影...
为了研究初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化规律的影响,开展考虑不同初始围压(10,20,30 MPa)、不同卸荷速率(0.1,0.5,1.0,1.5 MPa/min)下的三轴卸荷渗流力学试验研究。研究结果表明:(1)砂岩卸荷破坏时表现为明显脆性特征,且随初始围压和卸荷速率的增大,砂岩侧向变形和体积扩容特性愈加明显。(2)砂岩卸荷破坏过程中渗透率演...
为了实现20m以上特厚煤层的安全高效开采,提出特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟实验方法,研究20m以上特厚煤层卸压综放开采顶煤垮落破碎及运移特征、顶煤位移场和矢量场演化特征、支架阻力的影响等。研究结果表明:卸压开采阶段,顶煤顶板垮落空间形态呈近似梯形,支架上方台阶状顶煤悬臂梁结构的破断和失稳具有周期效应,上位...
为研究砂岩在加载过程中的细观损伤特征,采用三轴压缩试验设备,对砂岩进行特定高围压下不同轴向应力加载试验。利用扫描电镜、能谱分析仪对加载后的完整岩样进行细观观测,运用图像处理程序对砂岩的细观损伤信息进行统计分析。研究结果表明:在30MPa围压和未超过单轴抗压的轴应力下,砂岩的应力–应变曲线未见明显屈服点,而随轴向应力增加,其塑性变...
针对巨厚坚硬岩浆岩床下浅部煤层大面积采空后深部开采冲击地压频发的实际问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测及工程实践等方法对岩浆岩床破裂运动诱发冲击地压机制进行研究。主要结论如下:(1)建立大面积采空区上坚硬岩浆岩顶板的三角悬臂梁理论模型,得到岩浆岩床应力及能量分布特征,推导出岩浆岩顶板破裂运动出现的判别准则,进而构建岩浆岩...
煤岩流体电动作用在地下资源开采中的工程应用逐渐增多,如强化油气采收、井巷软岩加固和矿山导流增注等。但是工程设计与参数选取的盲目性折射出该方面理论的滞后。从介质运移特性、宏观物性和结构变化3个方面综述煤岩流体电动作用的研究进展,指出新形势下存在的主要问题:介质传输过程不清晰、多场耦合规律未开展、宏观物性的微结构响应机制不明...
为探究均匀性和非均匀性试样在拉伸荷载作用下,试样破坏前相关变量场演化特征,采用数字散斑相关方法,对比分析含双边预制裂纹的有机玻璃试样和砂浆试样在拉伸荷载作用下表面图像灰度相关性系数场和y方向应变场及其特征量的演化特征。结果表明:试样表面特征量与试样局部化在时间和空间都存在对应关系;图像灰度相关性系数场演化特征能反映试样变形...
针对我国西部地区白垩–侏罗纪含水基岩段立井井筒设计外荷载取值问题,基于广义有效应力原理与渗流理论,构建围岩与井壁共同作用下的井壁外荷载分析模型,得出井壁外荷载解析解,提出贴壁式和离壁式井壁受力条件,探讨井壁外荷载形成机制。最后,结合西部深埋含水煤系地层特性,讨论井壁外荷载、水压折减系数等取值区间。研究结果表明:(1)井壁外侧水...
岩巷掘进速度的关键在掏槽,针对现阶段直眼和楔形掏槽技术的特点,克服深孔掏槽爆破效果差的难题,研发多阶段掏槽技术,以二阶二段为对象进行成腔理论分析,二阶二段掏槽将传统掏槽一次爆破变换为一深一浅两次爆破,改变了掏槽区炸药能量释放的顺序,二阶掏槽夹制力变小,同时中心孔的预裂作用有利于提高二阶掏槽孔的爆破效果;通过模型分析得到掏槽成...
使用复合型岩土离心试验机进行黄土高填方地基沉降模型试验,模拟沟谷地形中填筑体施工期和工后沉降过程,并系统研究黄土高填方沉降的影响因素。试验成果表明:施工速率、填方高度、沟谷形状、填筑压实度、时间等因素对填筑体沉降均存在影响。黄土高填方沉降主要发生在施工期,工后沉降所占比例较小。工后沉降随填方高度、时间对数均呈线性增长,工...
为研究砂土地层中泥水盾构掌子面主动破坏模式及极限支护力规律,设计一套基于粒子图像测速(PIV)等非接触测量方法的泥水盾构圆形掌子面稳定性控制模型试验系统。试验系统通过降低柔性压力室的水压来模拟泥水盾构掌子面的泥水压力失衡条件,利用PIV等非接触测量手段获取掌子面的位移、剪应变等变形过程,并通过监测水压获取泥水支护力的变化过程,实...
现场PHC能源桩在分层地基中的热力学响应研究相对较少。通过现场原型试验,对位于分层土地基中PHC能源桩热学响应及力学特性进行试验研究,并结合桩周土孔压静力触探试验(CPTU)与钻孔取样试验分析能源桩的热–力学响应特征。结果表明:桩身温度总体分布较均匀,平均上升20.0℃,桩两端与高热导率土层处温度较低,分层地基的换热能力不均对桩温增长量产...
锚杆复合土钉墙支护以机动灵活、支护能力强、工期短、造价低等特点被广泛运用,但是对此支护形式的机制研究,一直落后于工程实践。基于PFC3D离散元数值模拟并结合室内模型试验,从细观层面探究砂土颗粒的位移场、运动轨迹、锚杆抗拔力、土体孔隙率以及剪应力的变化规律,结果表明:在锚杆拉拔过程中,锚板直径越大,其竖向影响范围越大,并呈现出具有...
地埋管线周围土体抗力系数的各向异性及合理取值问题的解决,对于市政或海底管线的设计和评估是至关重要的。考虑管线部分或完全埋置以及管土刚度比的变化,综合运用传递矩阵法和解析类比法得到竖向及水平抗力系数;轴向抗力系数采用剪切位移法(部分埋置)或镜像法(完全埋置)求解。算例验证了抗力系数取值方法的合理性,并针对3种地基分布形式分析了...
针对深基坑工程在施工场地狭窄和存在回填未固结土及土质松散地区施工时遇到的难题,提出框架预应力锚杆微型钢管桩联合支护结构,对其结构构成和工作机制进行详细探讨。基于温克尔弹性地基梁理论,建立锚杆张拉阶段和正常工作阶段时框架预应力锚杆微型钢管桩与土体相互作用的计算模型,并利用位移法和有限差分法进行求解;借助ADINA有限元软件对该联...
下期《岩石力学与工程学报》主要发表下列内容的文章:(1)冻结饱和砂岩三轴压缩力学特性及强度预测模型研究;(2)爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题III:地下核爆炸诱发工程性地震效应的计算原理及深地防护;(3)巷道岩爆过程能量演化特征实验研究.
将刚度当层法与Mindlin基本解相结合提出双层弹性体系下盾构施工引起地层隆沉的计算方法,该计算方法可以同时考虑开挖面处不平衡力、盾壳–土体间摩擦力、盾尾同步注浆压力、二次补偿注浆压力、施工期间地层附加荷载及地层损失6个施工因素对地层隆沉的贡献,同时可以反映上下地层刚度差异对地层隆沉的影响。研究发现,当盾构浅埋时,其在上下刚度不...
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