硬岩岩爆预测预警研究进展 被引量：43

1

作者 李鹏翔 陈炳瑞 +3 位作者 周扬一 肖亚勋 丰光亮 祝国强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期447-465,共19页

岩爆作为一种复杂的、灾难性的地质灾害,自18世纪有资料记录出现以来,就引起了强烈关注。迄今为止,虽然许多学者对岩爆预测预警做了一系列研究,但仍是一个世界性难题。本文系统梳理了现有的岩爆预测预警方法,按其特征将岩爆预测预警方... 岩爆作为一种复杂的、灾难性的地质灾害,自18世纪有资料记录出现以来,就引起了强烈关注。迄今为止,虽然许多学者对岩爆预测预警做了一系列研究,但仍是一个世界性难题。本文系统梳理了现有的岩爆预测预警方法,按其特征将岩爆预测预警方法分为指标判据法、数值指标方法、应用数学方法和现场监测法4个大类。以时间为主轴分析了不同岩爆预测预警方法的发展和演化情况。归纳并评价了不同类别预测预警方法的优缺点及适用范围,同时分析了岩爆预测预警方法类别内部和类别之间的联系及相关性。指出了岩爆预测预警的发展趋势,并对岩爆预测研究的工作重点提出了建议。通过对4类不同岩爆预测预警方法整理和归纳的结果表明:①指标判据法划分为单指标判据和综合指标判据,单指标判据是岩石发生岩爆的必要条件,包含应力条件(应力判据)、岩石性质条件即岩石固有岩爆倾向性条件(能量判据、脆性判据)、岩体质量条件;综合指标判据主要是综合地应力(应力判据)、岩石岩爆倾向性(能量判据、脆性判据)、围岩地质条件(岩爆围岩质量判据)的信息。②岩爆数值指标是从静力学向动力学发展,从单一应用矿山的岩爆指标向多用途多功能发展,从无法表征岩体破坏的弹性理论,向能较好反映岩体破坏后力学性质的劣化过程的弹(脆)塑性理论发展。③以是否依赖相应工程岩爆案例和岩爆指标判据将现有预测岩爆的数学方法划分为两类,即基于岩爆案例样本训练的岩爆综合预测方法和基于综合指标判据的岩爆综合预警方法。④现场监测法是通过直接或间接监测一系列应力、变形、岩体损伤等参数,推断岩爆发生与否或者岩爆等级。⑤随着微震监测技术、大数据及深度学习等人工智能的发展,岩爆预测预警将会更加精细化和智能化。 展开更多

关键词 硬岩 岩爆 预测预警 岩爆判据 微震监测

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随机与确定耦合的裂隙岩体结构面三维网络模拟 被引量：18

2

作者 郭亮 李晓昭 +2 位作者 周扬一 李煜 纪成亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2636-2644,2653,共10页

离散裂隙随机网络模型中结构面的分布特征仅代表其统计规律,并非地质成因、结构模式、构造形迹的客观反映,以致后续力学计算及渗流模拟结果可信度偏低。针对国家高放废物处置库甘肃北山预选区出露良好的花岗岩体,基于实测结构面统计规... 离散裂隙随机网络模型中结构面的分布特征仅代表其统计规律,并非地质成因、结构模式、构造形迹的客观反映,以致后续力学计算及渗流模拟结果可信度偏低。针对国家高放废物处置库甘肃北山预选区出露良好的花岗岩体,基于实测结构面统计规律、内在成生关系及水力联系,在前期纯随机模型关键部位修正特征参数,并融入人工辨识的确定结构模式而构建"随机-确定"耦合模型。图形和渗流模拟两种定量检验结果表明:耦合模型结构面数量更接近客观实际,模型准确度提升约48.8%;耦合模型渗流路径与流量较之前更显客观真实,模拟结果与试验数据的接近程度比随机模型大约1/3。另外,不同孔位渗流结果显示:相比于随机结构面,确定性结构面对区域渗流控制作用更加明显,在渗流模拟中扮演更为重要角色。此耦合模型有益于拓宽结构面网络模拟的发展方向。 展开更多

关键词 裂隙岩体 三维网络模拟 随机-确定耦合 渗流计算

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高边坡坝基柱状节理玄武岩开挖卸荷时效松弛特性 被引量：17

3

作者 裴书锋 冯夏庭 +5 位作者 张建聪 王鹏飞 江权 周扬一 郝宪杰 刘俊峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3743-3754,共12页

柱状节理玄武岩在开挖卸荷条件下容易松弛与开裂,是白鹤滩水电站坝基稳定的主要挑战。以白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩试验区为工程背景,采用单孔声波、钻孔摄像等原位测试技术,研究了分梯段开挖及时间效应条件下Ⅲ_1类和Ⅲ_2类... 柱状节理玄武岩在开挖卸荷条件下容易松弛与开裂,是白鹤滩水电站坝基稳定的主要挑战。以白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩试验区为工程背景,采用单孔声波、钻孔摄像等原位测试技术,研究了分梯段开挖及时间效应条件下Ⅲ_1类和Ⅲ_2类柱状节理玄武岩松弛深度、松弛程度的时空演化规律,探讨了坝基柱状节理岩体松弛特征的原因。分析结果表明:柱状节理玄武岩的松弛深度主要由开挖引起,临近开挖面岩体的松弛程度随时间呈负指数增长,其时效期不超过半年。柱状节理岩体松弛特征与岩体质量关系密切,两类岩体的松弛深度、松弛程度的时效性及松弛程度随孔深的分布规律差异较大。坝基柱状节理岩体时效松弛是由内部节理张开导致的岩体强度参数的时效劣化引起。该研究对认识柱状节理岩体卸荷力学行为及优化坝基柱状节理岩体开挖保护方案具有重要意义。 展开更多

关键词 高边坡 柱状节理玄武岩 卸荷松弛 时间效应 松弛深度 松弛程度

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激光扫描隧洞变形与岩体结构面测试技术及应用 被引量：14

4

作者 许度 冯夏庭 +4 位作者 李邵军 吴世勇 邱士利 周扬一 高要辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1336-1343,共8页

提出了基于三维激光扫描技术的隧洞变形与岩体结构面非接触原位一体化测试技术,建立了基于三维激光扫描信息的岩体结构面定量表征方法。以中国锦屏地下实验室二期工程中的深埋隧洞群为例,应用了本研究的测试技术,介绍了相关测试结果,主... 提出了基于三维激光扫描技术的隧洞变形与岩体结构面非接触原位一体化测试技术,建立了基于三维激光扫描信息的岩体结构面定量表征方法。以中国锦屏地下实验室二期工程中的深埋隧洞群为例,应用了本研究的测试技术,介绍了相关测试结果,主要包括隧洞变形和结构面测试的三维激光扫描方法,优势结构面的统计与变形综合分析,并以#5实验室的典型岩爆案例分析了三维激光扫描获得的灾变机制,评价了隧洞锚喷支护设计方法,进一步讨论了三维激光扫描的隧洞变形与岩体结构面测试技术存在的缺陷和改进方法。为隧洞岩体变形、结构面分析和安全监测评价提供了重要支撑。 展开更多

关键词 三维激光扫描 原位监测 隧洞变形 结构面

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深埋硬岩隧洞复杂岩性挤压破碎带塌方过程及机制分析——以锦屏地下实验室为例 被引量：13

5

作者 黄晶柱 冯夏庭 +2 位作者 周扬一 江权 杨成祥 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1867-1879,共13页

深埋大断面隧洞开挖同时揭露多种不同岩性的岩体,各岩体之间物理力学性质差异大,其破坏规律也不相同。深入研究复杂岩性挤压破碎带的塌方演化过程及机制,对于防塌和治塌具有重要作用。针对锦屏地下实验室二期中3#实验室的复杂岩性挤压... 深埋大断面隧洞开挖同时揭露多种不同岩性的岩体,各岩体之间物理力学性质差异大,其破坏规律也不相同。深入研究复杂岩性挤压破碎带的塌方演化过程及机制,对于防塌和治塌具有重要作用。针对锦屏地下实验室二期中3#实验室的复杂岩性挤压破碎带区塌方,通过现场地质调查及矿物分析,发现该处破碎带本身岩性复杂、地应力高是影响这次塌方的关键因素。同时结合现场录像观察的塌落岩体破坏形态、室内电镜扫描结果和不同岩性岩体的空间分布特点,认为此次塌方具有明显的渐进性破坏特征;不同岩性岩体具有不同的破坏机制:南侧边墙和掌子面分布的花斑角砾状大理岩、溶蚀状大理岩为剪切滑移型破坏,北侧边墙方解石化大理岩为节理张开倾倒破坏,顶拱镶嵌组合胶结状大理岩、花斑角砾状大理岩和溶蚀状大理岩为重力型塌落破坏。基于现场录像观察到塌方发生时间的先后顺序和电镜扫描不同岩性岩体的破坏机制,归纳其演化过程为:开挖卸荷→隧洞周边薄层岩体松散垮落→南侧边墙岩体剪切滑移破坏→北侧边墙岩体节理张开倾倒破坏→在两侧边墙卸荷作用下顶拱岩体发生卸荷回弹→重力坍塌破坏。根据岩体破坏机制和塌方演化过程,建议采用围岩表面和内部综合治理的支护措施(初喷不少于10 cm厚的混凝土+带锚垫板的注浆锚杆+挂网+复喷混凝土)。该研究成果可为深埋隧洞穿越复杂岩性挤压破碎带的类似设计、施工、支护提供参考。 展开更多

关键词 隧道工程 深埋隧洞 复杂岩性 塌方 破坏机制

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含不同胶结充填物的碳酸盐岩层面剪切力学特性试验研究 被引量：12

6

作者 周扬一 冯夏庭 +2 位作者 徐鼎平 李帅军 陈东方 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1161-1172,共12页

层面是层状岩体稳定性的主控结构面,层面的剪切力学行为及抗剪强度对建造于层状岩体中的地下工程具有重要影响。由于成岩时期物化作用的差异,同一工程场址常发育不同地质特征(胶结充填物、粗糙度等)的层面。为了深入了解不同类型层面的... 层面是层状岩体稳定性的主控结构面,层面的剪切力学行为及抗剪强度对建造于层状岩体中的地下工程具有重要影响。由于成岩时期物化作用的差异,同一工程场址常发育不同地质特征(胶结充填物、粗糙度等)的层面。为了深入了解不同类型层面的剪切力学特性,利用乌东德水电站地下厂房区域取得的胶结层面试样开展常法向应力及峰后降法向应力直剪试验。试验结果表明,不同地质特征的层面表现出不同的剪切力学行为,按有无明显峰值可将剪切变形–剪应力曲线分为2类,无明显峰值层面的粗糙度和表面附着物均有别于有明显峰值层面。法向变形与法向应力直接相关,但与层面类别之间的关系不明显。不同类型层面还表现出不同的剪胀行为及相应的剪胀角差异。胶结层面抗剪强度低于完整岩石但高于已分离层面,对层状岩体起弱化作用。按层面地质特征对其进行分类有助于进一步理解层状岩体的复杂力学行为,而选择不同层面力学模型可使计算更贴近实际工程岩体特征。 展开更多

关键词 岩石力学 层面 层状岩体 胶结层面 法向刚度 剪胀角 剪切力学行为

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基于三维激光扫描的锦屏地下实验室岩体变形破坏特征关键信息提取技术研究 被引量：10

7

作者 许度 冯夏庭 +4 位作者 李邵军 吴世勇 邱士利 周扬一 高要辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期488-495,共8页

针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点... 针对施工期的中国锦屏地下实验室二期工程,利用三维激光扫描技术对各个实验室进行持续观测,得到开挖面原始点云数据,并通过一系列数据处理获取实验室轮廓变形、岩体结构及岩体破坏定量化表征信息。实践表明,利用CYCLONE软件处理原始点云数据,能够准确地获取实验室开挖后轮廓随时间的变化,精度满足工程要求,经现场围岩变形破坏特征证实数据处理结果符合实际规律;利用CYCLONE及基于结构面单位法向量的产状算法亦可准确快速地获取结构面产状,测量结果与传统方法结果相符。此外,利用CYCLONE、Geomagic Studio、3DMAX处理原始数据亦为统计实验室围岩破坏程度提供了简便高效的方法,获取的破坏区深度及体积与其他手段测量值基本一致。与点式监测技术相比,基于三维激光扫描的深埋硬岩隧洞监测与数据处理具备同时获取全场变形且快速、安全、高效的优势,对于研究深埋硬岩隧洞岩体力学行为是一种十分有效的技术手段。 展开更多

关键词 锦屏深部地下实验室 三维激光扫描 现场监测 全场变形 岩体破坏

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节理间距对柱状节理玄武岩隧洞稳定的影响研究 被引量：9

8

作者 郝宪杰 冯夏庭 +3 位作者 周扬一 李邵军 段淑倩 李帅军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期3337-3347,共11页

在提出一种改进的包含节理间距的柱状节理模型的基础上,针对节理间距、节理倾角、围压三者联合作用对柱状节理岩体应力–应变曲线、岩体强度的影响进行了深入的研究。研究结果表明:(1)节理间距增大至一定程度时,其岩体强度等于岩块强度... 在提出一种改进的包含节理间距的柱状节理模型的基础上,针对节理间距、节理倾角、围压三者联合作用对柱状节理岩体应力–应变曲线、岩体强度的影响进行了深入的研究。研究结果表明:(1)节理间距增大至一定程度时,其岩体强度等于岩块强度;节理间距减小至一定程度时,其岩体强度等于遍布节理强度;(2)节理间距对岩体应力–应变曲线的3个阶段均有较大影响,弹性变形、屈服强度和残余强度,均随着节理间距的增大而增大;(3)当围压增高时,节理间距导致的岩体劣化特征减弱,到达岩块强度和遍布节理强度的节理间距均减小;(4)当某一节理面倾角小于45°-φ/2或者大于45°-φ/2时,岩体不沿节理面破坏,即使改变节理面间距,其强度也不发生变化;而当节理面倾角大于45°-φ/2小于45°-φ/2时,岩体沿节理面发生破坏,并且随着节理面间距的增大,强度增大;(5)一类柱状节理可以按照遍布节理模型来考虑,但是二类、三类柱状节理由于节理间距较大不能按照遍布节理来考虑,而应采用本文所提出的包含节理间距的柱状节理模型。 展开更多

关键词 岩石力学 节理间距 遍布节理 柱状节理 硐室稳定

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基于GIS的甘肃北山花岗岩裂隙密度地质统计分析 被引量：8

9

作者 王鹏 李晓昭 +4 位作者 章杨松 赵晓豹 周扬一 付安学 吴文博 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期115-122,共8页

以甘肃北山花岗岩中发育的构造裂隙(主要指节理)为研究对象,采用高精度GPS、罗盘等对其进行现场测量,获取裂隙的迹长及产状信息,并将信息导入ArcGIS平台建立裂隙属性数据库;进而应用地质统计分析理论,以裂隙面密度P21为地质统计分析的... 以甘肃北山花岗岩中发育的构造裂隙(主要指节理)为研究对象,采用高精度GPS、罗盘等对其进行现场测量,获取裂隙的迹长及产状信息,并将信息导入ArcGIS平台建立裂隙属性数据库;进而应用地质统计分析理论,以裂隙面密度P21为地质统计分析的区域性变量,探索花岗岩岩体裂隙空间分布特征;然后借助ArcGIS软件平台建立变异函数模型,利用地质统计学的普通克里金插值方法得到整个区域的面密度预测分布图。结果表明:芨芨槽块段所测某区域裂隙面密度值的半变异函数变程值在20～30m之间,NS和EW方向有明显差异,由此知该区域裂隙面密度分布具有显著空间自相关性,但分布特征不均匀;此结论对北山花岗岩裂隙空间分布特征的深入研究以及三维裂隙网络建模具有重要参考价值。 展开更多

关键词 裂隙面密度P21 空间变异性 半变异函数 地质统计分析 克里金插值

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受弯条件下薄层灰岩的力学响应行为试验研究 被引量：6

10

作者 周扬一 冯夏庭 +2 位作者 徐鼎平 陈东方 李帅军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1895-1902,1985,共9页

鉴于薄层岩体在实际地下工程中经常发生弯折破坏,利用三点弯曲试验对单层灰岩及含弱面灰岩试样进行抗弯性能测试,探究岩层受弯作用时的变形及破坏特征。试验结果表明,薄层灰岩的抗弯性能与层厚密切相关,单宽峰值弯矩及峰值力对应的岩梁... 鉴于薄层岩体在实际地下工程中经常发生弯折破坏,利用三点弯曲试验对单层灰岩及含弱面灰岩试样进行抗弯性能测试,探究岩层受弯作用时的变形及破坏特征。试验结果表明,薄层灰岩的抗弯性能与层厚密切相关,单宽峰值弯矩及峰值力对应的岩梁挠度随层厚变化规律基本符合材料力学理论公式计算结果。薄层灰岩弯折破裂模式呈现多样化,既有垂直切穿层理的I型裂纹,也有在弱面处发生转折并沿弱面扩展的断续裂纹,以及与层理斜交的复合型裂纹等。理论分析表明,薄层岩体中的裂纹扩展路径主要受层面拉、剪强度(或断裂韧度)与岩石抗拉强度(或断裂韧度)的相对大小控制。利用双模量理论结合弯曲试验求解岩石拉伸模量需要进行迭代计算,拉压模量相差越大,迭代次数越多,收敛值越偏离初值。试验所得规律有助于深入理解薄层岩体弯曲变形特征及弯折破坏机制,并可作为对薄层岩体受弯作用理论及数值计算的有益补充。 展开更多

关键词 薄层岩体 抗弯性能 破裂模式 拉伸模量 三点弯曲试验

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天然和饱水状态B类角砾岩的力学性质及其对地下厂房稳定性的影响 被引量：5

11

作者 李帅军 冯夏庭 +3 位作者 徐鼎平 江权 周扬一 肖云华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1530-1542,共13页

从现场勘查、室内试验和数值计算的角度对某厂房出露的B类角砾岩的岩体特性、力学性质与开挖卸荷后围岩稳定性做系统的分析。室内试验结果表明,0~15 MPa围压下B类角砾岩表现典型的弹脆塑性;饱水试样在相对较高围压下加载时,试样的变形... 从现场勘查、室内试验和数值计算的角度对某厂房出露的B类角砾岩的岩体特性、力学性质与开挖卸荷后围岩稳定性做系统的分析。室内试验结果表明,0~15 MPa围压下B类角砾岩表现典型的弹脆塑性;饱水试样在相对较高围压下加载时,试样的变形趋于均匀化,此时弹性模量不再随围压增大而增大。峰值强度的离散性较大,这是由于试样中方解石含量不同,随方解石含量增大,试样峰值强度增大;饱水状态试样较天然状态内摩擦角小而黏聚力大,体现水对角砾岩黏结强度的提高和内摩擦因数的弱化作用;利用角砾岩区域的三维数值模型计算得到开挖卸荷条件下B类角砾岩区域围岩的基本力学响应。计算结果与现场监测数据吻合较好。经过对B类角砾岩出露区域系统地加强支护,确保了施工期角砾岩区域的稳定性。 展开更多

关键词 岩石力学 B类角砾岩 天然和饱水状态 软化作用 地下厂房 围岩稳定性

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爆破开挖诱发的地下交叉洞室微震特性及破裂机制分析 被引量：5

12

作者 赵金帅 冯夏庭 +4 位作者 王鹏飞 江权 陈炳瑞 周扬一 裴书锋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2563-2573,共11页

白鹤滩水电站右岸地下多洞室间相互施工扰动,使得母线洞等交叉洞室围岩的微震活动规律及破裂机制十分复杂。引进南非IMS微震监测系统,研究高地应力、多面临空卸荷应力环境下交叉洞室围岩的微震特性及破裂孕育机制。根据地下厂房区围岩... 白鹤滩水电站右岸地下多洞室间相互施工扰动,使得母线洞等交叉洞室围岩的微震活动规律及破裂机制十分复杂。引进南非IMS微震监测系统,研究高地应力、多面临空卸荷应力环境下交叉洞室围岩的微震特性及破裂孕育机制。根据地下厂房区围岩岩性、错动带及断层分布,选取监测效果较佳的传感器并合理布置;通过定点敲击试验进行波速反演,分析震源定位的精度;以10#母线洞掉块案例为工程背景,分析爆破开挖诱发的交叉洞室岩体破裂微震事件与能量释放时空演化规律,并基于S波和P波的能量比(ES/EP),归纳、总结了掉块发生过程中岩体破裂演化机制:大量张拉事件发生(爆破冲击诱发)→拉剪、压剪事件发生→张拉事件、剪切事件交替发生(集中应力和节理综合影响)→掉块发生(重力和节理综合作用)。研究结果有利于优化白鹤滩水电站右岸地下洞室群交叉部位的开挖方案,同时对类似工程的开挖和支护具有重要借鉴意义。 展开更多

关键词 高应力 地下交叉洞室 微震监测 时空演化 破裂机制

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大型地下厂房块体稳定性简便分析方法 被引量：4

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作者 周扬一 冯夏庭 +1 位作者 徐鼎平 贺明武 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2391-2398,共8页

块体是结构控制型岩体中常见的潜在危险源之一。利用极限平衡法及强度折减法两种方法计算了某在建特大型水电站地下厂房开挖揭露的部分块体的安全系数,并根据计算结果提出一种利用块体几何及力学参数判断其稳定性的简便图解方法,经现场... 块体是结构控制型岩体中常见的潜在危险源之一。利用极限平衡法及强度折减法两种方法计算了某在建特大型水电站地下厂房开挖揭露的部分块体的安全系数,并根据计算结果提出一种利用块体几何及力学参数判断其稳定性的简便图解方法,经现场监测数据验证计算结果可靠性可满足工程要求。研究表明,对同一块体而言,极限平衡法和强度折减法得到的安全系数以及对其稳定性的总体判别结果并不一致。强度折减法受软件算法及网格尺寸影响,结果偏于保守。简单块体的安全系数计算应以极限平衡法为主,而复杂形态块体的安全系数用强度折减法计算较为方便。利用垂向地应力、块体体积、最大角点深度及结构面等效强度等4个指标并结合块体稳定性判别分区图,可满足快速判断块体稳定性的需要。对于判别为不稳定的块体,应及时支护并考虑加强支护。研究成果可用于类似工程块体稳定性的快速分析。 展开更多

关键词 块体 极限平衡法 强度折减法 安全系数 稳定性判别

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乌东德水电站左岸地下厂房区角砾岩地质力学特性及其工程防治实践 被引量：3

14

作者 贺明武 彭吉银 +3 位作者 王义峰 周扬一 江权 徐鼎平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1063-1068,共6页

针对乌东德水电站左岸地下厂房区的角砾岩这一不良地质体的地质力学与稳定性问题,首先采用系统的工程现场调查、孔内电视观察和室内力学试验,揭示了角砾岩基本的物理力学特征以及特殊的方解石胶结方式、似熔融的接触特征和强度特征;进... 针对乌东德水电站左岸地下厂房区的角砾岩这一不良地质体的地质力学与稳定性问题,首先采用系统的工程现场调查、孔内电视观察和室内力学试验,揭示了角砾岩基本的物理力学特征以及特殊的方解石胶结方式、似熔融的接触特征和强度特征;进而通过三维数值模拟评估了开挖卸荷后主厂房顶拱角砾岩的基本力学特征,阐明其围岩支护设计的基本要求;左岸主厂房角砾岩实际开挖与支护实践的经验总结分析表明,洞室顶拱稳定性良好。从上述多角度研究表明,由于该类角砾岩经历成岩作用,具有较好的自稳性和承载能力,经合理加强支护后可以作为大型地下洞室顶拱的承载围岩,其力学特性认识和工程防治经验可为同类不良地质体的工程处置借鉴。 展开更多

关键词 角砾岩 力学特性 地质条件 工程防治 松弛抑制

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真三轴压缩下石英云母片岩力学特性研究

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作者 宋天翔 周扬一 +2 位作者 刘宁 程伟 杨世界 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第1期34-41,共8页

石英云母片岩是深部地下工程中常见的一种层状岩石,许多地下工程灾害的发生都与其失稳破坏有关。为探明其力学性质,为深部地下隧道(洞)建设提供依据,对不同加载角度下新鲜不含石英脉、风化含石英脉、风化不含石英脉3种石英云母片岩进行... 石英云母片岩是深部地下工程中常见的一种层状岩石,许多地下工程灾害的发生都与其失稳破坏有关。为探明其力学性质,为深部地下隧道(洞)建设提供依据,对不同加载角度下新鲜不含石英脉、风化含石英脉、风化不含石英脉3种石英云母片岩进行真三轴压缩试验,结合声发射监测手段研究片理、风化程度、石英脉对其力学性质的影响。试验结果表明:3种石英云母片岩的强度、特征应力和弹性模量随β角(最大主应力方向与片理的夹角)增加呈先减小后增大趋势;新鲜无石英脉试样的强度、特征应力和弹性模量最高,风化含石英脉试样次之,风化不含石英脉试样最低。根据室内试验结果,总结了石英云母片岩等层状岩体隧道(洞)施工过程中应注意的开挖与支护问题和具体应对措施。 展开更多

关键词 真三轴压缩试验 石英云母片岩 各向异性 风化 石英脉 破坏模式

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高地应力卸荷条件下错动带塑性变形规律与硬化特征 被引量：1

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作者 段淑倩 高坡 +2 位作者 江权 周扬一 徐鼎平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期97-109,共13页

为阐明高地应力地下工程开挖卸荷条件下错动带变形破坏的塑性规律与硬化特征,通过一系列不同围压、不同加卸荷应力路径下的三轴试验,着重研究了不同加卸荷应力路径下的错动带塑性变形规律;基于试验结果,在应力空间进一步探究了等效塑性... 为阐明高地应力地下工程开挖卸荷条件下错动带变形破坏的塑性规律与硬化特征,通过一系列不同围压、不同加卸荷应力路径下的三轴试验,着重研究了不同加卸荷应力路径下的错动带塑性变形规律;基于试验结果,在应力空间进一步探究了等效塑性功、等效塑性应变、塑性体应变等内变量作为硬化参数的应力路径相关性,并提出应力路径无关的硬化参量修正公式。研究结果表明:(1)高地应力下错动带的变形力学特性存在着明显的应力路径效应,在相同卸荷应力路径下,高围压会抑制错动带试样环向塑性变形的发展;在相同初始围压下,卸轴压卸围压应力路径下错动带试样的塑性体积残余应变(6%)明显大于其余卸荷应力路径(2%~4%);不同应力路径对错动带塑性体积变形的促进作用为卸轴压卸围压应力路径>恒轴压卸围压应力路径>增轴压卸围压应力路径;(2)错动带在不同卸荷路径变形破坏过程中,其塑性体应变、等效塑性应变、等效塑性功等内变量均存在一定的应力路径相关性,因而在错动带的弹塑性分析中,直接将以上任何一个状态参量作为其硬化参数并假定其与应力路径无关是不准确的。为此,提出等效塑性功修正方法,发现当修正等效塑性功公式中反映错动带材料特性的参数n_(s)=-0.4时,修正等效塑性功具有明显的应力路径无关性,更适宜作为高地应力卸荷条件下错动带的硬化参数来描述其卸荷塑性应变硬化特征。揭示的错动带塑性力学特性可进一步深化高地应力卸荷条件下错动带的变形破坏认识,为实际工程中错动带的破坏机制分析和支护控制提供理论依据。 展开更多

关键词 错动带 高地应力 卸荷 塑性变形 硬化特征

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数字化结构面三维随机网络模拟及其有效性检验 被引量：11

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作者 郭亮 李晓昭 +3 位作者 周扬一 章杨松 锁沛斯 涂春春 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期2854-2861,共8页

岩体结构面网络模型的可靠度直接影响后续渗流计算结果的可信度。针对我国高放废物处置库甘肃北山预选区出露良好的花岗岩体,利用GPS,GIS等数字化测量分析技术展开岩体结构面精细调查,获取10 000余条结构面特征参数,经数字化统计、处理... 岩体结构面网络模型的可靠度直接影响后续渗流计算结果的可信度。针对我国高放废物处置库甘肃北山预选区出露良好的花岗岩体,利用GPS,GIS等数字化测量分析技术展开岩体结构面精细调查,获取10 000余条结构面特征参数,经数字化统计、处理,建立三维随机网络模型,并对该模型开展图形与数值有效性检验。结果表明:相比传统方法,数字化测量处理手段改善了统计样本数量与精度不足的困局,较好地实现了区域岩体结构面精细调查,具备理想检验效果的随机模型更适用后期力学、渗流数值模拟计算。 展开更多

关键词 岩石力学 裂隙岩体 结构面 数字化 三维随机网络 有效性检验

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岩体结构均质区划分法的适用性研究 被引量：7

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作者 郭亮 李晓昭 +3 位作者 王益壮 陈为平 程梦林 周扬一 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2928-2937,3002,共11页

岩体结构均质区划分是结构面统计与建模的基础。实践中以主控要素作指标、以最优划法为依据,更易获客观真实划分结果。针对国内核废料处置库北山预选区岩体结构面,开展了测窗范围截取、取样偏差及块网变异修正前处理,编程实现了多种方... 岩体结构均质区划分是结构面统计与建模的基础。实践中以主控要素作指标、以最优划法为依据,更易获客观真实划分结果。针对国内核废料处置库北山预选区岩体结构面,开展了测窗范围截取、取样偏差及块网变异修正前处理,编程实现了多种方法下的均质区划分,初步探究各法在北山的判别力、适用性、局限性。结果表明:针对北山预选区而言,关联系数法和Mahtab法适用性较弱,Miller法最强;而Miller法中又以"34格大面积块"的划分效果最佳。将此最优划法应用至北山芨芨槽块段,希望能给结构面网络建模及后续渗流计算提供有益参考。 展开更多

关键词 岩体结构 均质区划分法 判别力 甘肃北山

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测量统计范围大小对结构面迹长估计的影响 被引量：6

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作者 李晓昭 周扬一 +3 位作者 汪志涛 章杨松 郭亮 王益壮 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2049-2056,共8页

基于计算机模拟裂隙网络和典型露头实测结果 2种数据,对比研究测量范围大小对迹长估值的影响。通过对比研究揭示测量范围大小对不同估值公式可靠性的影响,研究允许最小测量范围及其影响因素,发现窗口过大时有些计算公式也会出现明显偏差... 基于计算机模拟裂隙网络和典型露头实测结果 2种数据,对比研究测量范围大小对迹长估值的影响。通过对比研究揭示测量范围大小对不同估值公式可靠性的影响,研究允许最小测量范围及其影响因素,发现窗口过大时有些计算公式也会出现明显偏差,并分析计算机模拟技术在该问题研究上的局限性。研究表明,对结构面迹长估值,首先应研究测量范围的适宜性及其对所采用估值方法的影响,否则,即便采用目前复杂的计算公式仍可能存在较大的取样偏差,为后续的结构面建模埋下隐患。另外,针对我国高放废物地质处置预选场地的典型露头进行的测量范围适宜性分析,也可为其接下去的结构面参数识别打下基础。 展开更多

关键词 岩石力学 结构面 迹长估计偏差 测量范围

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基于声发射监测的含天然弱面辉绿岩变形和强度特性实验研究 被引量：4

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作者 王强 周扬一 +1 位作者 李元辉 张凤鹏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期3646-3653,共8页

针对红透山铜矿采场顶板含不同角度节理岩体问题,将含有天然弱面辉绿岩试件进行单轴压缩声发射试验研究。研究结果表明:(1)含有纵向弱面辉绿岩试件比含横向弱面试件强度大,含有三角形斜向弱面抗压强度最低,在相同应力下,含纵向弱面试件... 针对红透山铜矿采场顶板含不同角度节理岩体问题,将含有天然弱面辉绿岩试件进行单轴压缩声发射试验研究。研究结果表明:(1)含有纵向弱面辉绿岩试件比含横向弱面试件强度大,含有三角形斜向弱面抗压强度最低,在相同应力下,含纵向弱面试件轴向应变会比完整试件的应变变化小,含横向贯通弱面试件的轴向应变会比完整试件的应变变化大,横向应变变化相反;(2)完整试件和含天然横向弱面试件在受压时试件为脆性断裂破坏,含纵向弱面试件在受压时为沿弱面拉伸破坏,含有斜向三角弱面试件破坏为沿弱面剪切破坏;(3)含有纵向弱面辉绿岩试件声发射信号与完整试件压缩时产生的声发射信号相近,含有斜三角弱面试件声发射信号非常活跃,试件撞击率出现几次阶段峰值,含双横向弱面试件受到抗压比含单横向弱面试件声发射信号更活跃;(4)此试验可为采场内含有结构面岩体开挖支护提供指导意见,研究结果可以反应含不同弱面试件受加载变形和强度特性及破坏模式。 展开更多

关键词 岩石力学 天然弱面 辉绿岩 声发射 撞击率 累计能量

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