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断层破碎带隧道围岩稳定性的离散元模拟研究 被引量:23
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作者 黄锋 董广法 +2 位作者 李天勇 高啸也 彭焱森 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第18期7429-7440,共12页
断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体之一,容易导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。为了分析其对隧道围岩稳定性的影响规律,依托港珠澳大桥连接线南湾隧道,利用离散元软件PFC2D建立二维分析模型。结果表明:断层破碎带作用下隧道围岩... 断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体之一,容易导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。为了分析其对隧道围岩稳定性的影响规律,依托港珠澳大桥连接线南湾隧道,利用离散元软件PFC2D建立二维分析模型。结果表明:断层破碎带作用下隧道围岩应力呈非对称性,当断层位于受拉一侧时,断层对隧道水平位移的影响更为明显;当断层穿越隧道轮廓面时,断层对隧道围岩竖直方向位移的影响比水平方向位移更加显著;对比断层比邻与穿越隧道两种情况,断层与隧道相交时的最大潜在松动破坏区是未相交时的2倍以上;现场监测结果表明,当断层与隧道边墙位置相交时,该断面的位移最大且相比其他断面位移值明显增大,约为其他断面相同位置位移的2.5倍,这与数值计算中断层破碎带对潜在松动破坏区的影响规律类似。 展开更多
关键词 断层破碎带 离散元 松动破坏区 围岩稳定性
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坚硬顶板条件下裸顶巷道煤帮稳定性分析及控制对策 被引量:20
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作者 杨仁树 朱晔 +1 位作者 李永亮 李炜煜 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期861-870,共10页
为研究坚硬顶板条件下裸顶巷帮的支护问题,综合采用现场调研、力学分析、数值计算和工业性试验等方法,对巷帮稳定性进行分析,并提出针对性的控制对策。根据弹塑性理论,构建巷帮卸荷力学模型,推导出巷帮任一点应力的解析表达式。基于巷... 为研究坚硬顶板条件下裸顶巷帮的支护问题,综合采用现场调研、力学分析、数值计算和工业性试验等方法,对巷帮稳定性进行分析,并提出针对性的控制对策。根据弹塑性理论,构建巷帮卸荷力学模型,推导出巷帮任一点应力的解析表达式。基于巷帮的应力状态获得巷帮张拉损伤判据,采用控制变量法,通过Matlab计算得出卸荷系数和裂隙面倾角对巷帮损伤的影响。针对巷帮的变形破坏特征,提出基于"强帮护顶,强角控跨"的围岩控制原理,现场试验表明,支护方案可保证巷帮基础的强支承,实现顶板岩梁的微扰动,保障巷道服务期间的安全有效使用。 展开更多
关键词 坚硬顶板 裸顶 巷帮稳定 损伤 围岩控制
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中深孔开采急倾斜薄矿体采场顶板力学模型及围岩扰动规律研究 被引量:18
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作者 付建新 宋卫东 +1 位作者 杜建华 孙新博 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期3277-3283,共7页
以果洛龙洼金矿开采为工程背景,首先基于弹塑性理论,将中深孔开采急倾斜薄矿体采场顶板简化为两端固支的高次超静定梁,并建立力学分析模型。分析顶板4个不同的受力变形阶段,即弹性阶段、顶板两端出现塑性区阶段、顶板两端破裂并变为简... 以果洛龙洼金矿开采为工程背景,首先基于弹塑性理论,将中深孔开采急倾斜薄矿体采场顶板简化为两端固支的高次超静定梁,并建立力学分析模型。分析顶板4个不同的受力变形阶段,即弹性阶段、顶板两端出现塑性区阶段、顶板两端破裂并变为简支阶段、整个顶板成为塑性流动机构阶段,确定不同阶段的顶板极限跨度,分别为7.38,9.27,9.53和10.43 m。然后基于Kachanov蠕变损伤理论对不同阶段顶板损伤断裂时间进行预测,不同受力阶段顶板断裂时间分别为51.8,15.3及14.5 d,并给出顶板两端损伤断裂时间与顶板跨度的函数关系图,基本呈三次函数关系。最后根据现场应力监测,对开采过程中围岩应力变化规律进行研究,分析表明随着工作面的推进,采场围岩应力经历缓慢增加、急剧增加、急剧降低和缓慢恢复4个阶段。 展开更多
关键词 采矿工程 中深孔 急倾斜薄矿体 弹塑性理论 两端固支梁 损伤断裂 围岩扰动
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大倾角软煤综放工作面倾斜方向顶煤区划破坏特征 被引量:17
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作者 伍永平 郎丁 +1 位作者 解盘石 王红伟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期553-560,共8页
基于理论分析、数值模拟计算与物理相似材料模拟实验方法揭示了沿工作面倾斜方向不同外部载荷作用下顶煤的损伤劣化机理与程度。结果表明:采场非对称分布的支承压力对顶煤的"预破碎"具有区划作用,但影响程度有限。顶煤最终的... 基于理论分析、数值模拟计算与物理相似材料模拟实验方法揭示了沿工作面倾斜方向不同外部载荷作用下顶煤的损伤劣化机理与程度。结果表明:采场非对称分布的支承压力对顶煤的"预破碎"具有区划作用,但影响程度有限。顶煤最终的破碎程度主要受其上覆岩层"施载源"的组构与运动模式影响,倾斜方向该"施载源"的形成层位自下而上逐渐向高位跃迁,且在采空区非均匀充填作用影响下倾斜方向不同区域"施载源"内部破断顶板的"运动空间"存在显著差异,最终导致顶煤沿倾斜方向的破碎程度呈"上部最大,中部次之,下部最小"的区划特征。生产现场支架稳定性沿倾斜方向的分布进一步验证了顶煤的区划破坏特征。 展开更多
关键词 煤体损伤 采动应力场 岩体结构变异 围岩控制
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基于HHT分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应 被引量:17
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作者 胡刚 费鸿禄 +1 位作者 包士杰 杨智广 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期249-259,共11页
为确保隧道在循环爆破荷载作用下的使用寿命和稳定性能,提出了基于爆破振动信号分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应的新方法。依据监测试验获取的振速时程曲线,采用HHT理论将其变换为瞬时能量谱,对比爆破振动信号波形面积方法,针对质点... 为确保隧道在循环爆破荷载作用下的使用寿命和稳定性能,提出了基于爆破振动信号分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应的新方法。依据监测试验获取的振速时程曲线,采用HHT理论将其变换为瞬时能量谱,对比爆破振动信号波形面积方法,针对质点振动能量分析隧道围岩结构物理力学性质的强弱效应,同时应用LS-DYNA数值软件的重启动命令,通过相同节点2次爆破X方向振速时程曲线验证新方法的准确性。研究结果表明:隧道DK497+286、DK497+291、DK497+296里程点3个方向振动能量均呈现下降变化趋势,说明爆破振动累积荷载对隧道监测点处围岩结构产生了破坏作用,并且垂直方向受爆破累积损伤最为严重,因此,需要根据围岩等级和在围岩等级改变处50 m范围内增加支护强度,保证隧道围岩结构安全。 展开更多
关键词 损伤 爆破 累积 HHT 隧道 围岩 结构
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考虑地震影响的小间距隧道围岩流变损伤 被引量:14
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作者 李云鹏 王芝银 +2 位作者 韩常领 霍明 艾传志 《长安大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期51-56,共6页
针对隧道围岩的流变特性,基于拟静力法建立了隧道围岩在流变过程中有地震作用时的长期变形与稳定性分析格式,并对三车道小间距隧道的开挖施工过程进行了粘弹塑性数值分析,探讨了地震对小间距隧道围岩与支护结构的影响。数值仿真对比分... 针对隧道围岩的流变特性,基于拟静力法建立了隧道围岩在流变过程中有地震作用时的长期变形与稳定性分析格式,并对三车道小间距隧道的开挖施工过程进行了粘弹塑性数值分析,探讨了地震对小间距隧道围岩与支护结构的影响。数值仿真对比分析表明:地震因素对隧道周边各点的水平位移影响较大,对竖向位移影响较小;中间岩壁在地震影响下,可能发生错动破坏,而且在施工方法的共同影响下有侧向移动的趋势,这将对小间距隧道的安全稳定产生不利的影响。给出了在典型施工方式下,三车道隧道围岩破坏特征及其施工过程中小间距隧道洞周特殊点粘弹塑性的变形规律,可作为小间距隧道设计参考。 展开更多
关键词 隧道工程 流变损伤 小间距隧道 围岩 地震 数值模拟
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叠加采动影响下保留巷道围岩破坏机理及其控制技术 被引量:16
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作者 吕坤 邓志刚 +3 位作者 冯吉成 玄忠堂 肖建 吴祥业 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期685-695,共11页
以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留... 以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留巷道塑性区恶性扩展破坏机理、应力调控围岩控制技术方面进行系统研究。结果表明:上下煤层叠加采动后,保留巷道处于高应力比值带,主应力比值为1.84~2.22,最大主应力与竖直方向夹角为39.7°~41.9°,导致巷道围岩塑性区恶性扩展,顶板破坏深度7.5 m,底板破坏深度4.5m,煤柱帮破坏深度3m,煤壁帮破坏深度2.25m。基于塑性区破坏机理提出应力调控技术,通过改变煤柱尺寸或上下工作面开采布局等手段调控围岩应力,减小围岩塑性破坏范围,并进行工业性试验,取得良好的应用效果。 展开更多
关键词 叠加采动 保留巷道 塑性区 变形破坏 围岩控制
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隧道围岩粘弹塑性损伤有限元分析的统一模式 被引量:12
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作者 王芝银 《西安公路交通大学学报》 CSCD 北大核心 1997年第2期32-35,44,共5页
利用损伤力学理论,建立了隧道围岩粘弹塑性损伤力学模型,导出了考虑围岩损伤各向异性的流变有限元分析统一计算公式,完成了能模拟隧道工程施工过程的计算机软件。
关键词 损伤 粘弹塑性 有限元分析 隧道围岩
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砂岩流变损伤模型研究及其工程应用 被引量:15
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作者 王伟 吕军 +1 位作者 王海成 孙少锐 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A02期3650-3658,共9页
描述岩石流变损伤常用的方法一般局限于加速流变阶段,并未考虑初始流变和稳态流变阶段的损伤,这与大量的试验研究结果相悖。为更好地描述岩石流变三阶段的损伤流变,基于室内试验结果与损伤理论,以Burgers模型、Mazars的损伤演化方程为基... 描述岩石流变损伤常用的方法一般局限于加速流变阶段,并未考虑初始流变和稳态流变阶段的损伤,这与大量的试验研究结果相悖。为更好地描述岩石流变三阶段的损伤流变,基于室内试验结果与损伤理论,以Burgers模型、Mazars的损伤演化方程为基础,提出考虑流变全过程损伤的流变损伤本构模型,进行参数辨识,并验证所提出模型的合理性。在此基础上,采用FLAC3D软件,对苏州凤凰山隧道的围岩变形进行计算,对比分析现场监测数据和考虑损伤的流变模型及不考虑损伤的流变模型围岩的变形情况。结果表明,采用的流变损伤本构模型数值计算结果更加接近现场监测值,能够更好地反映洞室围岩的流变变形及损伤特性,因此考虑全过程损伤的流变模型是合理的。 展开更多
关键词 岩石力学 砂岩 三阶段流变 流变损伤模型 围岩变形
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水下深孔爆破岩石裂纹扩展及损伤规律 被引量:15
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作者 于建新 李真珍 +1 位作者 高帅杰 张英才 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第7期2907-2913,共7页
由于水下环境的隐蔽性,水下爆破效果及其对周围的影响具有不可预见性。基于LS-DYNA数值模拟,分析了单孔水下爆破对岩体的损伤及上部水体的影响、不同起爆位置与多孔爆破对围岩的损伤规律。结果表明:水下单孔柱状装药爆破时,炮孔破坏范... 由于水下环境的隐蔽性,水下爆破效果及其对周围的影响具有不可预见性。基于LS-DYNA数值模拟,分析了单孔水下爆破对岩体的损伤及上部水体的影响、不同起爆位置与多孔爆破对围岩的损伤规律。结果表明:水下单孔柱状装药爆破时,炮孔破坏范围主要沿孔径方向扩展,底部出现两条明显的“八字形”损伤裂纹;炮孔底部起爆、炮孔装药中点起爆、炮孔装药段1/3、2/3处两点起爆,三种起爆方式对围岩的损伤形态基本一致,但底部起爆模式下,底部的“八字形”裂纹开口更大、长度更长。炮孔装药中点起爆时,炮孔底部岩石损伤的深度最大、底部起爆时最小。底部起爆对上部水体的压力峰值最大,中点起爆压力峰值最小;多炮孔起爆下岩石损伤形态相似,损伤范围随着炮孔数目的增加而横向扩展,爆炸区域下方两边角处的横向、纵向裂纹,随爆破孔数的增加而继续向外扩展。研究成果对于水下深孔爆破围岩损伤规律的研究具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 水下深孔爆破 裂纹扩展 围岩损伤 LS-DYNA数值模拟
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爆炸荷载作用下围岩累积损伤效应的数值分析 被引量:13
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作者 潘城 赵光明 孟祥瑞 《爆破》 CSCD 北大核心 2016年第1期30-33,44,共5页
巷道爆破开挖推进过程中,循环爆破开挖的多次扰动作用使保留岩体产生累积损伤,导致岩体力学参数的弱化,从而造成工程岩体的宏观失效。利用ANSYS/LS-DYNA的重启动技术,通过损伤云图和损伤变量D的变化,对圆形巷道循环进尺过程中爆破作用... 巷道爆破开挖推进过程中,循环爆破开挖的多次扰动作用使保留岩体产生累积损伤,导致岩体力学参数的弱化,从而造成工程岩体的宏观失效。利用ANSYS/LS-DYNA的重启动技术,通过损伤云图和损伤变量D的变化,对圆形巷道循环进尺过程中爆破作用下的岩体累积损伤效应进行研究。计算结果表明:随着掌子面推进爆破次数的增加,围岩的损伤程度加深,但影响深度变化较小;在装药量和爆心距不变的情况下,损伤量与爆破次数之间有很好的非线性关系,即爆破损伤的累积具有非线性特性。 展开更多
关键词 爆炸力学 累积损伤 围岩 数值分析
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考虑累积微震损伤效应的荒沟电站地下洞室群围岩稳定性分析 被引量:12
12
作者 周朝 尹健民 +2 位作者 周春华 汪洋 徐春敏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1011-1022,共12页
微震监测作为开挖岩体附加损伤的指示器,已被广泛应用于地下工程施工期的围岩损伤区识别、圈定及稳定性分析评价中。然而,如何利用丰富的微震信息来标定岩体动态损伤过程中的力学参数,是定量评估围岩损伤程度及稳定性的关键。依托首座... 微震监测作为开挖岩体附加损伤的指示器,已被广泛应用于地下工程施工期的围岩损伤区识别、圈定及稳定性分析评价中。然而,如何利用丰富的微震信息来标定岩体动态损伤过程中的力学参数,是定量评估围岩损伤程度及稳定性的关键。依托首座采用微震法岩爆监测的抽水蓄能电站工程--荒沟抽水蓄能电站,首先分析了地下洞室群施工期的微震活动性及围岩损伤情况;其次,建立以微震视体积确定岩体损伤尺度并考虑累积损伤效应的岩体劣化模型;最后,编写FISH语言将微震数据嵌入数值模拟中,首次实现了考虑累积微震损伤效应的地下洞室群围岩稳定性分析。结果表明:考虑累积微震损伤效应的围岩稳定性分析方法,有效利用了反映外界施工扰动和地质构造等异常活化的微震信息,岩体损伤程度、应力场和塑性区等分析结果与微震监测结果具有很好的一致性,对支护方案的优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 岩石力学 微震监测 地下洞室群 能量 累积微震损伤 围岩稳定性
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节理岩体隧洞开挖爆破损伤特性及爆破方案研究 被引量:12
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作者 钟权 冷振东 +1 位作者 彭峥 刘放 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第2期89-94,共6页
隧洞爆破开挖不可避免地会对围岩造成损伤,影响围岩稳定。以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为研究对象,基于三维动力有限元(LS-DYNA)软件,对隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程进行了模拟分析,重点研究了围岩节理面和开挖程序对爆... 隧洞爆破开挖不可避免地会对围岩造成损伤,影响围岩稳定。以玉瓦水电站引水隧洞的钻爆开挖为研究对象,基于三维动力有限元(LS-DYNA)软件,对隧洞围岩在爆破开挖过程中的损伤演化过程进行了模拟分析,重点研究了围岩节理面和开挖程序对爆破损伤演化特性的影响。结果表明:节理面的存在抑制了垂直于节理面方向上的爆破损伤而促进了平行于节理面方向上的损伤演化;爆破开挖程序、循环进尺和单响药量均对围岩损伤有显著影响,施工中采用分层开挖、减小开挖循环进尺、控制单响药量等措施,能够有效地抑制爆破损伤。研究结果对控制隧洞超挖及确保围岩稳定具有重要指导意义。 展开更多
关键词 引水隧洞 爆破开挖 围岩损伤 节理岩体 开挖程序
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含水炭质板岩非线性蠕变损伤模型及应用 被引量:11
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作者 张永兴 王更峰 +3 位作者 周小平 熊晓晖 王桂林 黄达 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2012年第3期1-9,共9页
对深埋隧道炭质板岩进行高围压不同含水状态三轴蠕变试验。蠕变过程中,随着加载应力水平提高及含水量的增加,炭质板岩产生衰减、稳态及加速蠕变3阶段。将Burgers模型串联一个由非线性黏壶η(n,t)与塑性体并联而成的非线性粘塑性元件,改... 对深埋隧道炭质板岩进行高围压不同含水状态三轴蠕变试验。蠕变过程中,随着加载应力水平提高及含水量的增加,炭质板岩产生衰减、稳态及加速蠕变3阶段。将Burgers模型串联一个由非线性黏壶η(n,t)与塑性体并联而成的非线性粘塑性元件,改进后的模型可描述加速蠕变曲线。由该模型建立本构方程,拟合分析不同含水状态炭质板岩的蠕变参数,结果显示粘滞系数ηM、瞬时变形模量EM、粘弹性变形模量EK、粘弹性粘滞系数ηK随含水率增加呈指数形式递减,但递减规律并不相同。引入含水损伤变量D(w),计算得到各蠕变参数指数型含水损伤演化方程,进而建立了考虑含水损伤的非线性蠕变模型,可充分反映不同含水状态对炭质板岩的蠕变损伤特性。建立数值模型,计算不同含水状态隧道围岩时效变形规律,结果显示初期支护体系于168h左右闭合能有效限制围岩蠕变变形发展,二衬宜于初期支护闭合后360h左右施作。 展开更多
关键词 隧道 炭质板岩 非线性蠕变模型 含水损伤 围岩稳定性
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基于能量法的连拱隧道钻爆施工对围岩损伤影响分析 被引量:11
15
作者 何忠明 蔡军 +1 位作者 黄阜 刘雅欣 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期143-151,182,共10页
以采用无导洞钻爆法施工的云南省武定至易门高速公路三台坡连拱隧道工程为依托,针对爆破施工对无导洞连拱隧道围岩造成损伤的问题,利用能量衰减公式推导隧道围岩振动速度衰减公式;采用FLAC3D软件计算分析实际工程围岩振动速度以验证理... 以采用无导洞钻爆法施工的云南省武定至易门高速公路三台坡连拱隧道工程为依托,针对爆破施工对无导洞连拱隧道围岩造成损伤的问题,利用能量衰减公式推导隧道围岩振动速度衰减公式;采用FLAC3D软件计算分析实际工程围岩振动速度以验证理论推导公式的准确性,并计算分析在爆破荷载作用下连拱隧道围岩、中墙的振动速度和振动位移的变化规律.研究结果表明:振动速度的理论计算结果和数值模拟结果之间的相对误差较小,说明基于理论推导得到的隧道围岩振动速度计算公式是可靠的;爆破过程中产生的能量以地震波的形式向外传播,当地震波传至地表仍未完全衰减时,未完全衰减的能量将以反射波的形式继续衰减;爆破施工过程中围岩振动速度和振动位移最大值均位于距掌子面6 m的已开挖区隧道拱顶围岩处,未支护情况下隧道拱顶8 m范围的围岩振动速度大于63.5 cm·s^-1,围岩处于损伤的状态,因此在爆破施工过程中应对已开挖区围岩进行预加固. 展开更多
关键词 隧道工程 围岩损伤 数值模拟 振动速度
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考虑损伤和扩容影响的隧洞围岩稳定性分析 被引量:11
16
作者 高召宁 陈登国 +2 位作者 孙振川 杨延栋 李顺顺 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期159-165,共7页
为解决复杂地质构造条件下隧洞开挖后围岩支护问题,根据围岩应力分布曲线特征,将围岩划分为弹性区和塑性区。结合Drucker-Prager屈服准则,建立围岩弹塑性损伤本构模型,分析隧洞开挖后引起的围岩损伤力学性能劣化和卸载时扩容效应的作用... 为解决复杂地质构造条件下隧洞开挖后围岩支护问题,根据围岩应力分布曲线特征,将围岩划分为弹性区和塑性区。结合Drucker-Prager屈服准则,建立围岩弹塑性损伤本构模型,分析隧洞开挖后引起的围岩损伤力学性能劣化和卸载时扩容效应的作用,推导出隧洞围岩在损伤和扩容条件下弹塑性区的解析解。研究表明:随着损伤和扩容程度的增加,支护阻力和塑性区位移明显增大;塑性区半径越大时,切向应力峰值远离隧洞壁,在一定范围内对围岩的稳定影响越深;随着中间主应力系数的增大,支护阻力随之减小,考虑中间主应力系数时对支护参数的优化更加有利。 展开更多
关键词 损伤 扩容效应 隧洞围岩 弹塑性 应力
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基于数值模拟的顶板围岩损伤过程动力响应信号的能量分析 被引量:7
17
作者 曹野 宋波 +1 位作者 潘建仕 汪宗文 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A01期3137-3145,共9页
通过室内相似模型试验,模拟金属矿山巷道顶板从稳定状态到损伤发展直至顶板冒落的过程,利用封装应变传感器的光纤光栅锚杆监测振动信号,记录不同围压、不同冲击振动强度下裂隙顶板与完整顶板响应信号,利用小波变换提取信号的频带能量分... 通过室内相似模型试验,模拟金属矿山巷道顶板从稳定状态到损伤发展直至顶板冒落的过程,利用封装应变传感器的光纤光栅锚杆监测振动信号,记录不同围压、不同冲击振动强度下裂隙顶板与完整顶板响应信号,利用小波变换提取信号的频带能量分布特征。根据室内试验对光纤光栅用于顶板稳定性监测的研究成果,利用径向基函数神经网络对监测时间序列进行预测,并基于频带能量的观点,利用Matlab建立不同损伤条件下的瞬态冲击信号评估系统,并对一段连续信号进行分析。损伤顶板振动响应信号的频带能量受到裂隙开展的影响,与完整顶板相比,出现明显的频带尖点,能量峰值从高频向低频移动。基于小波频带能量的围岩顶板稳定分析方法,首先,利用小波分解各频带能量分布特征,并通过分解结果中应力波的能量衰减程度可判别出岩体中是否存在裂隙;其次,利用小波分解后各频带能量比和归一化能量比来确定损伤程度和裂隙开展状态,为金属矿山巷道顶板稳定性监测提供了一种较为可靠的方法。 展开更多
关键词 采矿工程 爆破效应 光纤光栅 围岩损伤 小波分析 模型试验
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多断层构造应力下回采巷道围岩破坏特征及控制技术研究 被引量:9
18
作者 郝长胜 徐仁 +1 位作者 尹旭 王政 《煤炭技术》 CAS 2019年第7期18-21,共4页
断层构造结构复杂,在煤矿开采过程中会造成应力分布不均,顶板破碎不连续以及围岩性质的改变,增加巷道围岩控制的难度.针对某矿11401综采工作面存在较多大小断层,顶板煤岩层裂隙较为发育且易垮落的问题,利用FLAC^3D数值模拟软件分析多断... 断层构造结构复杂,在煤矿开采过程中会造成应力分布不均,顶板破碎不连续以及围岩性质的改变,增加巷道围岩控制的难度.针对某矿11401综采工作面存在较多大小断层,顶板煤岩层裂隙较为发育且易垮落的问题,利用FLAC^3D数值模拟软件分析多断层构造应力下回采巷道变形破坏特征并提出锚杆+金属网+锚索+钢筋梯子梁的联合支护方案.通过工程试验反馈变形监测结果表明:顶底板围岩的最大移近量190 mm,两帮围岩的最大移近量202 mm,有效地控制了围岩变形,达到了预期的支护要求. 展开更多
关键词 多断层 破坏特征 围岩控制 数值模拟
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隧洞围岩损伤演化与时效破坏过程的模拟分析 被引量:9
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作者 邢猛 李连崇 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期703-710,共8页
依据对岩石长期强度的认识,基于环境因素影响下岩石强度、弹模等物理力学性质随时间劣化及其内部细观损伤积累等观点,应用RFPA数值模拟方法,模拟了隧洞围岩的时效破坏过程,并与相应的物理模型试验结果进行了对比。隧洞数值模拟试验得到... 依据对岩石长期强度的认识,基于环境因素影响下岩石强度、弹模等物理力学性质随时间劣化及其内部细观损伤积累等观点,应用RFPA数值模拟方法,模拟了隧洞围岩的时效破坏过程,并与相应的物理模型试验结果进行了对比。隧洞数值模拟试验得到了拱顶、拱底以及两侧帮的时效变形特征曲线,与实际物模试验结果表现出了较好的一致性,并且发现隧洞围岩宏观破坏是细观损伤实时演化及逐步积累的最终表现。进一步模拟分析了侧压系数对隧洞时效变形破坏特性的影响,模拟结果显示,随着侧压系数的增大,隧洞左右边墙间的闭合位移逐渐增大,而隧洞拱顶拱底间的收敛位移随侧压系数的增大逐渐减小,并对隧洞围岩的局部的细观损伤演化过程及宏观时效破坏模式做出了清晰的解释。 展开更多
关键词 长期强度 时效变形 损伤演化 隧洞围岩 数值模拟
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高温对煤炭地下气化围岩损伤的影响 被引量:8
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作者 王喆 梁杰 +1 位作者 侯腾飞 魏永超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2270-2278,共9页
煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一,该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源,对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘... 煤炭地下气化是煤炭无害化开采技术创新战略方向之一,该技术可以回收老矿井废弃煤炭资源,对传统采煤技术难以开采的煤炭资源进行原位清洁转化。气化过程中燃空区形成带来的结构应力和高温造成的热应力共同作用对岩石造成损伤。以大城勘查区深部煤层为气化对象,得出典型围岩热物性及力学参数随温度变化规律。基于连续损伤力学理论,在平滑Rankine损伤模型的基础上提出高温岩石损伤变量模型,使用COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件对深部煤层地下气化过程围岩温度、主应力、损伤变量进行模拟研究。结果表明,5种典型岩石的比热容随温度升高整体呈上升趋势,导热系数随温度升高整体呈下降趋势,抗压强度和弹性模量随温度变化规律差别较大。围岩受温度影响范围随气化时间呈指数变化,气化10 d时,温度影响范围仅为3.27 m;气化50 d时,温度影响范围达到5.73 m;气化100 d时,温度影响范围为8.21 m;气化400 d时,温度影响范围达到18.20 m。结合地下气化过程中普遍采用的控制注气点后退气化法,岩石处于高温区的时间在40 d左右,温度场对围岩的影响范围约为4.7 m。燃空区上方及两端均出现损伤区,且相互连接形成“凹”字型,燃空区长度90 m时,损伤区高度为72.2 m;燃空区长度170 m时,损伤区高度为114.1 m;燃空区长度250 m时,损伤区高度为148.8 m;燃空区长度330 m时,损伤区高度为162.6 m;随燃空区长度增加,损伤区高度与燃空区长度之比降低。高温会对直接顶造成显著影响,但随着燃空区长度的增长,温度对直接顶损伤变量的影响逐渐降低,因此在气化初期高温会明显降低直接顶的损伤程度,使其更加难以发生垮落。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 损伤变量 温度-应力耦合 温度场 围岩特性
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