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炭质页岩巴西劈裂载荷下破坏过程的时空特征研究 被引量：20
1
作者 杜梦萍 潘鹏志 +2 位作者 纪维伟 张振华 高要辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3437-3446,共10页
页岩在加载过程中的破裂时机及其空间位置研究对于页岩气探测及储层评价具有重要意义,为此开展了不同层理倾角条件下页岩的巴西圆盘劈裂载荷下的破坏过程试验,采用数字图像相关技术(DIC),全程跟踪页岩裂纹萌生、扩展和贯通全过程的变形... 页岩在加载过程中的破裂时机及其空间位置研究对于页岩气探测及储层评价具有重要意义,为此开展了不同层理倾角条件下页岩的巴西圆盘劈裂载荷下的破坏过程试验,采用数字图像相关技术(DIC),全程跟踪页岩裂纹萌生、扩展和贯通全过程的变形场实时演化特征,同时记录力-位移曲线,利用扫描电镜获得炭质页岩的破裂面特征及微观结构,采用宏、细观相结合的手段,研究不同层理方向炭质页岩微裂缝起裂时间、空间位置和扩展规律及其破裂机制。结果表明:页岩的巴西劈裂强度随层理方向与加载方向角度的增大而逐渐增大;随加载方向与层理面夹角的增加,裂缝萌生的时间逐渐增加,而裂缝从萌生、扩展到贯通所用时间逐渐减少。所有角度试件基本从试件端部萌生裂缝并沿层理面扩展,除90°试件外,不同层理倾角试样主裂缝破裂的位置逐渐偏离中心位置而向试件外侧发展。各角度试件主破坏类型存在一定差异性,除90°试件竖向主裂缝为张拉破坏外,随加载方向与层理面夹角的增加,各加载角度试件的主破裂模式从张拉剪切破坏逐渐过渡为剪切滑移破坏。 展开更多
关键词 炭质页岩 巴西劈裂 数字图像相关 时空规律 各向异性
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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
2
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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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
3
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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大型地下厂房变形综合评估方法研究
4
作者 何江 谢国新 +1 位作者 高要辉 喻军 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期450-456,共7页
地下厂房围岩稳定性是大型水电站工程建设的关键问题之一,基于数值分析法、经验公式法、工程实例统计法和工程类比分析法评估地下厂房变形允许值及其稳定性。锦屏二级水电站地下厂房变形原位测试与变形综合评估的对比结果表明:地下厂房... 地下厂房围岩稳定性是大型水电站工程建设的关键问题之一,基于数值分析法、经验公式法、工程实例统计法和工程类比分析法评估地下厂房变形允许值及其稳定性。锦屏二级水电站地下厂房变形原位测试与变形综合评估的对比结果表明:地下厂房开挖支护完成后围岩不同部位非协调变形现象显著,上游边墙中部到上游岩锚梁范围围岩变形最大,其次为下游边墙下部位置,顶拱变形普遍较小;地下厂房变形值适中,整体稳定性较好。此外,大型地下厂房围岩变形与围岩类别、地应力水平、洞室宽度及高度等呈正相关。研究成果可为大型水电地下工程稳定性分析和设计优化提供参考。 展开更多
关键词 地下厂房 变形估计 非协调变形 稳定性分析
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柱状节理玄武岩松弛时空效应及其控制技术
5
作者 刘宁 高要辉 陈平志 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2052-2061,共10页
柱状节理玄武岩表现出开挖后易松弛的特性,对白鹤滩水电站拱坝变形和地下洞室群稳定都有重要影响,是该工程的关键岩石力学问题之一。白鹤滩水电站柱状节理玄武岩表现出卸荷松弛、破裂松弛和坍塌松弛3种类型,采用钻孔声波测试为主、钻孔... 柱状节理玄武岩表现出开挖后易松弛的特性,对白鹤滩水电站拱坝变形和地下洞室群稳定都有重要影响,是该工程的关键岩石力学问题之一。白鹤滩水电站柱状节理玄武岩表现出卸荷松弛、破裂松弛和坍塌松弛3种类型,采用钻孔声波测试为主、钻孔电视全景成像测试为辅的方法开展监测,并建立松弛层划分标准;发现开挖松弛具有显著的时间效应和空间效应;松弛时间效应可用对数函数表征,松弛大致在开挖35 d后趋于稳定,松弛与支护的及时性和有效性密切相关;松弛深度随着洞室跨度、开挖高度和断面面积的增加而不断增大,边墙松弛增幅尤其显著;开挖松弛是岩性、结构面、岩体结构和地应力共同控制的结果;提出成型成套松弛控制技术,取得了良好的控制效果。 展开更多
关键词 柱状节理玄武岩 松弛 时间效应 空间效应 控制技术
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“2S+”大型地下洞室支护设计方法与应用
6
作者 张春生 刘宁 +4 位作者 陈建林 褚卫江 高要辉 张传庆 高阳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期51-64,共14页
在分析多个高应力地下工程破裂特征的基础上,将岩石峰前和峰后全过程力学行为纳入地下工程支护设计中,提出融合启裂强度因子和峰后脆–延转化因子的大型地下洞室应力-强度设计方法,简称“2S+”方法,充分考虑了岩石裂纹扩展机制和峰后力... 在分析多个高应力地下工程破裂特征的基础上,将岩石峰前和峰后全过程力学行为纳入地下工程支护设计中,提出融合启裂强度因子和峰后脆–延转化因子的大型地下洞室应力-强度设计方法,简称“2S+”方法,充分考虑了岩石裂纹扩展机制和峰后力学行为。岩石单轴压缩试验中的启裂强度与现场初始地应力下最大主应力量值的比值构成启裂强度因子ISI,反映岩石内部裂纹扩展本质和围岩初始应力水平;工程围压范围内岩石脆性指标的下降速率构成峰后脆-延转化因子BDF,反映岩石峰后应力降低的大小、速率和脆-延性;支护强度根据收敛约束法的基本原理求解获得。基于多个典型地下洞室岩石ISI,BDF和地下洞室支护强度统计结果,建立围岩破坏模式和支护设计的“七分区”评价体系,并在多个大型地下工程实践中得到了成功应用。 展开更多
关键词 岩石力学 启裂强度因子 峰后脆性转化因子 大型地下洞室 围岩破坏 支护设计
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激光扫描技术在隧洞轮廓时变监测中的应用 被引量：4
7
作者 高要辉 王才品 +1 位作者 王兆丰 邱士利 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期266-273,共8页
基于隧洞全断面三维激光扫描技术与三维点云后处理分析技术以及自行开发的隧洞轮廓时变的MATLAB分析程序,提出了一种深埋隧洞断面处理技术,解决了深埋隧洞全断面点云数据采集和批处理(配准、去噪、连续切片和断面分析等)的问题,探讨了... 基于隧洞全断面三维激光扫描技术与三维点云后处理分析技术以及自行开发的隧洞轮廓时变的MATLAB分析程序,提出了一种深埋隧洞断面处理技术,解决了深埋隧洞全断面点云数据采集和批处理(配准、去噪、连续切片和断面分析等)的问题,探讨了可能导致隧洞断面轮廓时变的因素,并将该技术应用于锦屏地下实验室全断面轮廓的监测和分析中,结合现场地应力条件、工程破坏案例、数值模拟结果以及结构面分布情况解译了深埋硬岩隧洞断面轮廓的时变特征。基于点云的隧洞断面轮廓时变特征是隧洞施工过程、力学响应过程的综合反映,是岩体力学特性、结构控制作用的综合表现,对围岩力学行为反分析研究具有重要支撑作用,是第一手客观的定量数据源。 展开更多
关键词 激光扫描 深埋隧洞 断面轮廓时变 围岩力学行为
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深部硬岩剪切边界下应力诱发片帮的机制研究 被引量：1
8
作者 高要辉 张春生 +1 位作者 苏方声 邱士利 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1103-1111,1122,共10页
深部工程开挖现场发现硬岩的剪切破坏过程对地下工程稳定性具有重要影响。深埋硬岩隧洞边墙处片帮或板裂主要为压致拉裂的结果,可通过室内单轴压缩试验来模拟;而拱肩和底角处的片帮或板裂多数是在剪切边界下形成的,需通过室内完整硬岩... 深部工程开挖现场发现硬岩的剪切破坏过程对地下工程稳定性具有重要影响。深埋硬岩隧洞边墙处片帮或板裂主要为压致拉裂的结果,可通过室内单轴压缩试验来模拟;而拱肩和底角处的片帮或板裂多数是在剪切边界下形成的,需通过室内完整硬岩直剪试验来再现。针对不同类型硬岩压致拉裂型片帮,已进行了相当深入的研究,但对完整硬岩剪切边界下应力诱发型片帮的直接研究还存在着不足。为了深入研究深埋硬岩隧洞片帮或板裂的形成机制,采用FLAC;软件模拟隧洞不同位置处围岩受开挖扰动的应力调整过程,根据中国锦屏地下实验室二期工程区域的片帮统计结果,将深埋硬岩隧洞片帮划分为压致拉裂型和剪切边界应力诱发型两类,提出剪切边界应力诱发型片帮形成过程的概念模型;利用完整大理岩设计了不同正应力下压剪破裂到剪切滑移的连续性直剪试验,试样典型片帮破坏结果验证了概念模型的合理性。 展开更多
关键词 剪切破坏 完整大理岩 片帮或板裂 概念模型 直剪试验
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含天然硬性结构面大理岩破裂过程与机制研究 被引量：13
9
作者 苏方声 潘鹏志 +2 位作者 高要辉 冯夏庭 刘畅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期611-620,共10页
以2种不同矿物含量的天然硬性结构面大理岩为研究对象,采用数字图像相关方法实时跟踪整个破坏过程中岩石表面的变形场演化,研究单轴压缩条件下大理岩试样中天然硬性结构面的起裂、扩展和贯通直至破坏的整个过程,结合电镜扫描技术,系统... 以2种不同矿物含量的天然硬性结构面大理岩为研究对象,采用数字图像相关方法实时跟踪整个破坏过程中岩石表面的变形场演化,研究单轴压缩条件下大理岩试样中天然硬性结构面的起裂、扩展和贯通直至破坏的整个过程,结合电镜扫描技术,系统探讨其变形与强度特征以及硬岩破坏的硬性结构面控制效应。结果表明:结构面的矿物成分含量影响着岩石的整体力学性质,当结构面与母岩矿物成分含量相差较大时,试样整体强度降低且变形相对较小;而当结构面与母岩矿物含量接近时,硬性结构面的产状对大理岩破裂过程起控制作用,且并非所有的硬性结构面都会对大理岩的变形破坏产生影响;采用位移场和应变场演化相结合,可以更好的描述加载全程硬性结构面从弱非连续到强非连续的变形破坏过程;大部分岩样在加载初期,其变形场并没有由于硬性结构面的存在而产生明显的位移非连续特征,硬性结构面在破坏前变形较小,破坏在短时间内发生,造成能量急剧释放,该研究有助于解释硬性结构面控制型岩爆发生的力学机制。 展开更多
关键词 岩石力学 数字图像相关方法 天然硬性结构面 破裂过程 破裂类型 变形局部化带
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