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粉砂质泥岩峰前、峰后应力松弛特性试验研究 被引量：16
1
作者 于怀昌 董金玉 +2 位作者 刘汉东 黄志全 史广诚 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A01期2663-2672,共10页
采用分级加载方法，对三峡地区巴东组粉砂质泥岩开展峰前、峰后三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果，分析峰前弹性段、屈服段，峰后应变软化段、残余强度段岩石应力松弛量、应力松弛度、松弛稳定时间以及应力松弛速率的变化规律，研究... 采用分级加载方法，对三峡地区巴东组粉砂质泥岩开展峰前、峰后三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果，分析峰前弹性段、屈服段，峰后应变软化段、残余强度段岩石应力松弛量、应力松弛度、松弛稳定时间以及应力松弛速率的变化规律，研究峰前、峰后不同阶段岩石应力松弛特征的差异。引入损伤变量对三参量广义Kelvin模型进行改进，建立岩石的非线性应力松弛损伤模型。应用Levenberg-Marquardt算法，辨识得出岩石的应力松弛损伤模型参数。基于辨识结果，分析峰后破裂对岩石应力松弛模型参数的影响作用，研究峰前、峰后不同阶段岩石应力松弛模型参数的变化规律。在试验研究成果的基础上，总结得出峰前、峰后岩石不同的应力松弛机制。研究结果表明：（1）峰前、峰后各阶段中，峰后应变软化段试样的应力松弛量大，应力损失程度高，松弛稳定时间长，应力松弛速率快，工程实践中应尽可能避免使岩石处于峰后应变软化段。（2）峰后各级应变水平试样的G1，G2，凰参数值为峰前0．20％应变水平相应参数值的1％～53％，峰后岩石的应力松弛模型参数值急剧降低。（3）峰后形成的宏观破裂对试样的黏弹性力学特性影响最大，黏性力学特性其次，而对试样的瞬时弹性力学特性影响最小。（4）峰后应变软化段试样的G1，H1模型参数值大幅降低，峰前屈服段试样的G2模型参数值大幅降低。（5）峰前岩石的应力松弛主要是由于岩石内部微裂隙的产生、扩展等原因而引起的，峰后岩石的应力松弛主要是由于岩石中宏观裂纹的产生、扩展以及贯通等原因而引起的。峰前、峰后岩石的应力松弛机制不同。 展开更多
关键词 岩石力学 粉砂质泥岩 峰前 峰后 应力松弛 机制
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岩石应力松弛特性研究现状与展望
2
作者 于怀昌 史广诚 +1 位作者 刘汉东 赵阳 《山西建筑》 2016年第36期63-65,共3页
介绍了岩石应力松弛与岩石工程长期稳定的相关性,分析了单轴压缩、多轴压缩和剪切应力条件下岩石的应力松弛研究现状,在此基础上,探讨了目前研究中存在的不足之处,提出了岩石应力松弛研究的方向。
关键词 岩石 应力松弛 单轴压缩 多轴压缩
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基于分数阶微积分的岩石非线性黏弹性应力松弛模型研究 被引量：11
3
作者 于怀昌 史广诚 +4 位作者 刘汉东 邓绪彪 崔雪琳 潘广钊 席伟 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期194-204,共11页
基于Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用Koeller弹壶元件替换整数阶Poynting-Thomson模型中的Newton元件,结合Laplace正逆变换和Mittag-Leffler函数,构建了一种新的岩石非线性黏弹性应力松弛模型-分数阶Poynting-Thomson模型.应用... 基于Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用Koeller弹壶元件替换整数阶Poynting-Thomson模型中的Newton元件,结合Laplace正逆变换和Mittag-Leffler函数,构建了一种新的岩石非线性黏弹性应力松弛模型-分数阶Poynting-Thomson模型.应用岩石流变仪对三峡库区巴东组粉砂质泥岩进行了单轴压缩应力松弛试验.依据试验结果,分别采用整数阶Poynting-Thomson模型、整数阶五元件模型(H‖M‖M)和分数阶Poynting-Thomson模型对应力松弛试验数据进行拟合分析,比较了各模型的辨识精度.在此基础上,分析了分数阶Poynting-Thomson模型参数的敏感性,揭示了应变水平、分数阶阶数和黏滞系数对岩石应力松弛的影响规律.研究结果表明,分数阶Poynting-Thomson模型能够更准确地描述岩石的应力松弛特性. 展开更多
关键词 岩石 应力松弛 分数阶微积分 弹壶元件 非线性黏弹性模型
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西南地区节理化薄层软岩隧道大变形力学机理及支护控制方法 被引量：3
4
作者 陶志刚 李梦楠 +2 位作者 张博 李慧茹 史广诚 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期452-463,共12页
针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地... 针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地质条件及破坏成因进行分析;然后,研究了昌宁隧道影响围岩稳定性的主要控制因素和围岩破坏模式,提出了以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术;最后,通过现场试验分析了NPR锚网耦合支护条件下昌宁隧道围岩控制效果。结果表明:岩层挤压弯折和层间剪切滑移是昌宁隧道围岩破坏的主要模式;以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术能有效控制隧道围岩初期支护大变形,隧道围岩最大变形量从2150 mm降低到100 mm以内,效果显著。研究成果可为软岩隧道大变形的防治提供参考。 展开更多
关键词 软岩隧道 破坏模式 恒阻大变形锚索(NPR锚索) 开挖补偿
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雨水作用下缓倾角岩层露天煤矿凸边坡变形机理研究
5
作者 张周爱 李新鹏 +2 位作者 缪卫峰 周志伟 史广诚 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期128-136,142,共10页
为了揭示强降雨作用下缓倾角岩层凸边坡剪切滑动破坏机理及其控制措施。本文以宝日希勒露天煤矿边坡为例,采用牛顿力现场监测和FLAC^(3D)三维数值模拟相结合的方法,研究冻融作用下缓倾角岩层凸边坡的内部牛顿力演化规律,分析强降雨作用... 为了揭示强降雨作用下缓倾角岩层凸边坡剪切滑动破坏机理及其控制措施。本文以宝日希勒露天煤矿边坡为例,采用牛顿力现场监测和FLAC^(3D)三维数值模拟相结合的方法,研究冻融作用下缓倾角岩层凸边坡的内部牛顿力演化规律,分析强降雨作用下无支护和高预应力锚索支护条件下凸边坡的变形规律和塑性区分布特征。研究结果表明:露天煤矿开采形成典型的凸边坡,凸边坡在局部应力集中和卸荷回弹变形共同作用下产生显著变形;在凸边坡解冻期,凸边坡北部边坡产生牛顿力降低,东部边坡产生牛顿力增加;在强降雨作用下,岩体容重增加,边坡内形成裂隙水压力,增加了边坡岩体的滑动力,同时煤层间碳质泥岩强度遇水弱化,形成缓倾角软弱结构面,从而导致边坡岩体沿软弱结构面的整体水平剪切滑动;高预应力锚索可以有效增加缓倾角边坡的整体性,减小由于降雨引起的边坡塑性变形。本文研究工作为后期宝日希勒露天煤矿凸边坡的变形控制和支护设计提供了依据。 展开更多
关键词 露天煤矿 凸边坡 软弱结构面 剪切滑动 数值模拟
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露天金矿边坡稳态数值分析及开采深度优化 被引量：2
6
作者 陶志刚 张慧 +2 位作者 成乐 杨晓杰 史广诚 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第5期104-112,共9页
随着矿山开采深度不断加大,对于安全开采深度的研究愈发重要。当前主要通过极限平衡法对边坡稳定性进行分析,针对精确分析结构面的稳定性状态研究较少。针对长山壕金矿东北采场开采现状,通过现场工程地质条件及岩体完整性调查,对边坡倾... 随着矿山开采深度不断加大,对于安全开采深度的研究愈发重要。当前主要通过极限平衡法对边坡稳定性进行分析,针对精确分析结构面的稳定性状态研究较少。针对长山壕金矿东北采场开采现状,通过现场工程地质条件及岩体完整性调查,对边坡倾倒失稳破坏特征进行了详细分析。运用3DMine软件并根据现场工程地质调查数据及历史钻孔编录数据建立了矿区东北采场的复杂三维整体模型,对当前开采设计条件下的边坡最终状态模型的稳定性进行了分析。基于非连续变形分析(Discontinuous Deformation Analysis,DDA)法建立了采场北帮5个剖面模型,对该模型当前开采状态和不同开挖深度下的边坡稳定性进行了分析。结果表明:东北采场地质构造复杂,节理裂隙发育,岩体极破碎,是北帮边坡发生变形破坏的关键因素;当前开采设计方案在开挖施工过程中会造成边坡失稳破坏;通过DDA模型分析,验证了实际推测的破坏情况,模拟出了不同开挖深度工况下的稳定性情况,在坑底距离最终设计境界84 m时出现临界深度,为露天矿山开采设计提供了相关借鉴。 展开更多
关键词 边坡工程 3DMine建模 稳定性分析 安全开采深度 非连续变形分析
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降雨诱发滑坡的NPR锚索控制机理及临滑预警
7
作者 陶志刚 史广诚 +1 位作者 杨晓杰 何满潮 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期573-583,共11页
为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和... 为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和锚索控制机理,并结合现场试验探究了滑坡牛顿力变化规律.结果表明:孔隙水压力突降与边坡局部滑塌近似同步;NPR锚索力突降,边坡内部产生局部变形;PR锚索因无法承受大变形被拉断失效,而NPR锚索凭借恒阻大变形特性产生高应力吸能控制功能,促使边坡达到二次平衡状态;NPR锚索在滑坡前表现出明显的“先突增,后突降”的变形-临滑动力学规律;现场试验揭示了滑坡全过程牛顿力演变规律,提前7.5 h发出临滑预警. 展开更多
关键词 滑坡 降雨 NPR锚索 控制机理 监测预警
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新型NPR锚杆支护系统抗动力冲击试验研究 被引量：2
8
作者 陶志刚 韩惠 +3 位作者 明伟 史广诚 何满潮 杨晓杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2008-2021,共14页
为应对深部洞室开挖过程中可能出现的高应力岩爆、冲击地压及外部爆炸等动力冲击作用下造成的洞室围岩非线性大变形,何满潮院士研究团队研发了具有均匀大变形、颈缩明显消失、屈服平台消失等实验现象的2G-NPR(Second Generation Negativ... 为应对深部洞室开挖过程中可能出现的高应力岩爆、冲击地压及外部爆炸等动力冲击作用下造成的洞室围岩非线性大变形,何满潮院士研究团队研发了具有均匀大变形、颈缩明显消失、屈服平台消失等实验现象的2G-NPR(Second Generation Negative Poisson’s Ratio)锚杆新材料,并在此基础上,形成了2G-NPR锚杆支护工程岩体的刚柔性结构系统大变形控制技术。为了深入研究爆炸强冲击作用下2G-NPR锚杆支护工程岩体的整体动态响应规律及力学行为,后续将其应用于国防和人防工程中。在爆炸试验现场研究了爆炸冲击波在花岗岩中的衰减模型,确定了爆炸所需的装药参数,获得了PR锚杆支护复合结构和2G-NPR锚杆支护复合结构洞室的支护参数;对比研究了在爆炸冲击过程中2种不同支护体系中拱顶峰值压力、拱顶拱肩拱底加速度、锚杆轴力以及围岩的动力学响应和相互作用规律,揭示了不同支护洞室的抗冲防爆特性及其破坏模式。研究结果表明:2G-NPR锚杆能抵抗更强的平面冲击载荷,能量吸收分摊比例占比高,在地下防爆支护中具有显著能量吸收特征,能够起到传统锚杆支护无法比拟的支护效果。此外,针对地下洞室开挖引起围岩应力状态的改变,提出洞室开挖应力补偿理论,并得到了锚杆锚固端各应力分量和位移分量的理论解,为后续洞室支护研究提供理论参考。 展开更多
关键词 2G-NPR锚杆刚柔性结构系统 抗爆试验 动力冲击 能量吸收 冲击大变形
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