考虑应力释放含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性解 被引量：19

1

作者 李鹏飞 赵勇 +1 位作者 张顶立 刘建友 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期58-65,共8页

基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施... 基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施作具有一定刚度的支护,可以降低开挖面围岩应力释放量,从而减小围岩塑性变形;受开挖面变形释放的影响,衬砌与围岩接触界面变形并不连续,不能将支护变形等价于围岩变形;在计算隧道开挖引起的围岩塑性变形时,采用非关联流动法可以更好地描述隧道开挖后岩(土)体的塑性变形特性。 展开更多

关键词 深埋隧道 平面应变模型 应力释放 塑性区半径 变形释放

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基于锚固力学效应巷道围岩稳定性分析 被引量：18

2

作者 陈登国 高召宁 +2 位作者 赵光明 李顺顺 赵呈星 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1009-1019,共11页

为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响,根据围岩应力分布曲线特点,将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合Mohr-Coulomb准则,分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化,可求解得到... 为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响,根据围岩应力分布曲线特点,将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合Mohr-Coulomb准则,分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化,可求解得到锚固承载层范围内切向应力的解析表达式,由静力平衡方程推导计算出锚固承载层外边界所能提供的等效支护力以及在等效支护力作用下巷道围岩塑性区的应力、半径和巷道位移计算解析表达式。通过上述所求的计算解析表达式结合全长锚固锚杆的预紧力、长度、间排距来分析3者对巷道围岩的力学效应影响。研究结果表明:等效支护力对巷道围岩的稳定性有一定的影响,在等效支护力的作用下,对巷道围岩应力分析可知,围岩应力峰值发生变化,且位置向巷道壁转移;全长锚固锚杆预紧力越大,锚杆长度越长,间排距越密,锚固承载层范围内的等效支护力越大,对巷道围岩的稳定性越有利;锚固承载层厚度与等效支护力的大小成正比,随着等效支护力的增大,巷道围岩的塑性区范围和巷道表面位移都会明显下降,等效支护力对围岩的稳定性有着很好的抑制作用。通过FLAC 3D数值模拟对理论分析结果加以验证,根据模拟锚固承载层作用下的塑性区半径和巷道表面位移分析可知,数值模拟与理论分析结果基本一致。 展开更多

关键词 锚固承载层 等效支护力 锚固参数 塑性区半径

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基于Hoek-Brown准则的深部煤层钻井坍塌压力弹塑性分析 被引量：12

3

作者 张立松 闫相祯 +2 位作者 杨秀娟 田中兰 杨恒林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期85-90,共6页

利用三轴压缩实验确定了沁水盆地平定区块深部煤岩在高围压条件下的弹塑性特征。以Hoek-Brown准则为极限平衡条件,提出了基于工程允许塑性区半径的深部煤层井眼坍塌压力弹塑性计算方法,得到控制深部煤层井壁坍塌的主要参数:煤岩地质强... 利用三轴压缩实验确定了沁水盆地平定区块深部煤岩在高围压条件下的弹塑性特征。以Hoek-Brown准则为极限平衡条件,提出了基于工程允许塑性区半径的深部煤层井眼坍塌压力弹塑性计算方法,得到控制深部煤层井壁坍塌的主要参数:煤岩地质强度指标GSI值、非均匀地应力系数及工程允许塑性区半径。以平定区块PD-095井为例,分析了深部煤层坍塌压力弹塑性结果与弹性结果的差别,讨论了坍塌压力弹塑性结果随影响因素的变化规律。结果表明,当工程允许塑性区半径为井眼半径的1.5倍时,PD-095井坍塌压力弹塑性结果较Hoek-Brown准则、Mohr-Cou-lomb准则弹性结果分别降低6.52%,4.66%;随着工程允许塑性区半径的增大、地应力非均匀性的降低,井眼坍塌压力下降;坍塌压力与地质强度指标GSI值呈负乘幂函数关系。 展开更多

关键词 HOEK-BROWN准则 深部煤层 坍塌压力 弹塑性 塑性区半径

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基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解 被引量：11

4

作者 曹瑞琅 段庆伟 +2 位作者 赵宇飞 刘立鹏 姚文博 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期64-71,共8页

为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。... 为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。 展开更多

关键词 黏弹塑性 西原模型 HOEK-BROWN准则 塑性区半径 围岩变形

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K_0固结饱和土柱孔扩张问题弹塑性分析 被引量：10

5

作者 刘时鹏 施建勇 +1 位作者 雷国辉 林海 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期389-394,403,共7页

采用K0固结各向异性土体本构模型,将柱孔扩张后周围土体分为弹性区和塑性区,根据柱孔扩张理论和边界条件,推导出K0固结状态下饱和天然土体柱孔扩张问题弹塑性区的应力、塑性区半径以及超孔隙水压力的理论解答。同时,通过算例与修正剑桥... 采用K0固结各向异性土体本构模型,将柱孔扩张后周围土体分为弹性区和塑性区,根据柱孔扩张理论和边界条件,推导出K0固结状态下饱和天然土体柱孔扩张问题弹塑性区的应力、塑性区半径以及超孔隙水压力的理论解答。同时,通过算例与修正剑桥模型解答进行对比分析,结果表明,土的不同初始固结状态对柱孔扩张后孔周围的应力和超孔隙水压力产生很大影响,采用考虑K0固结诱发各向异性土体本构模型所得到的应力和超孔隙水压力解答大于修正剑桥模型的解答,但塑性区影响半径却明显小于后者。 展开更多

关键词 K0固结土体各向异性本构模型 柱孔扩张 塑性区半径 超固结比 超孔隙水压力

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基于Hoek-Brown准则的寒区隧道围岩弹塑性分布影响因素分析 被引量：7

6

作者 贺耕夫 肖明砾 +2 位作者 刘怀忠 谢红强 卓莉 《水电能源科学》 北大核心 2020年第2期130-134,共5页

为定量确定寒区隧道开挖支护后的弹塑性应力场与塑性区半径,建立衬砌-正冻围岩-未冻围岩简化力学模型,以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推导出寒区圆形隧洞理想弹塑性围岩的塑性区半径解析解。根据Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准... 为定量确定寒区隧道开挖支护后的弹塑性应力场与塑性区半径,建立衬砌-正冻围岩-未冻围岩简化力学模型,以Hoek-Brown破坏准则为极限平衡条件,推导出寒区圆形隧洞理想弹塑性围岩的塑性区半径解析解。根据Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则的参数等效方法,对比了两种准则在不同原岩应力和围岩单轴抗压强度下塑性区分布的差异,并考虑了冻胀深度、衬砌弹性模量对冻胀力与弹塑性分布的影响。研究表明,围岩冻胀力σf与冻胀深度近似呈正线性相关,衬砌弹性模量在一定范围内对围岩冻胀力σf*有显著影响;塑性区半径Rp对围岩单轴抗压强度在一定范围内的变化十分敏感,甚至可达8~10倍洞径;高地应力条件下,基于Hoek-Brown准则与Mohr-Coulomb准则求解的塑性区半径与原岩应力p0的敏感性有差异,但均与原岩应力呈正相关。 展开更多

关键词 Hoek-Brown屈服准则 寒区隧道 塑性区半径 冻胀力 解析解

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基于扩孔理论的混凝土钢筋锈胀开裂分析 被引量：6

7

作者 唐孟雄 陈晓斌 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期1172-1177,共6页

采用圆孔扩张理论对钢筋混凝土保护层锈胀开裂过程进行分析,推导不同锈蚀率下的混凝土塑性区边界应力及塑性区半径计算公式,建立保护层锈胀开裂扩孔模型。依据扩孔模型导出与保护层开裂时刻对应的临界钢筋锈蚀率表达式ρ(t),并对临界钢... 采用圆孔扩张理论对钢筋混凝土保护层锈胀开裂过程进行分析,推导不同锈蚀率下的混凝土塑性区边界应力及塑性区半径计算公式,建立保护层锈胀开裂扩孔模型。依据扩孔模型导出与保护层开裂时刻对应的临界钢筋锈蚀率表达式ρ(t),并对临界钢筋锈蚀率模型影响因素进行分析。研究结果表明:临界钢筋锈蚀率ρ(t)与混凝土强度等级、相对保护层厚度、钢筋锈蚀速率和铁锈膨胀率相关;随着混凝土相对保护层厚度增大,锈胀开裂临界锈蚀率ρ(t)快速增大;随着铁锈膨胀率增大,临界锈蚀率ρ(t)快速下降;随着混凝土强度等级增大,临界锈蚀率ρ(t)增加不明显。该模型为进一步研究碳化或者氯离子侵蚀的钢筋锈胀开裂寿命预测提供了理论基础。 展开更多

关键词 扩孔理论 塑性区半径 锈胀开裂 临界锈蚀率 寿命预测模型

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考虑空间约束效应的隧道塑性区半径解析研究 被引量：1

8

作者 姚毅 来弘鹏 +1 位作者 张秦 刘禹阳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期176-183,共8页

为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性... 为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性岩体进行算例验证,进一步总结空间约束效应与围岩属性、隧道支护力之间的关系,最终揭示了空间约束效应的本质属性。对比考虑约束效应影响下,2个修正后的塑性区半径公式间的关联性与适用性。研究结果表明,空间约束效应决定了塑性区的发展路径,但不会影响塑性区上限值,不同围岩条件下约束范围各异,而非固定的5倍洞径。为准确预测塑性区扩展规律,应根据围岩情况选取适宜的强度准则,在岩体参数c、φ等效基础上,硬岩条件下,可任意选用Mohr-Coulomb准则或广义Hoek-Brown准则;软岩条件下,采用广义Hoek-Brown准则比Mohr-Coulomb准则计算的塑性区范围大。 展开更多

关键词 隧道工程 空间约束效应 塑性区半径 塑性区发展路径

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锚固承载层作用下巷道围岩稳定性分析 被引量：5

9

作者 李颜 高召宁 +1 位作者 陈登国 谷文伟 《工矿自动化》 北大核心 2021年第4期85-91,共7页

针对现有巷道围岩稳定性控制方法是将锚杆支护阻力均匀作用于巷道表面,较少考虑锚杆与围岩耦合形成的锚固承载层的等效支护力问题,通过分析围岩力学模型得出锚固承载层等效支护力的解析表达式及巷道围岩在锚固承载层作用下的弹性区与塑... 针对现有巷道围岩稳定性控制方法是将锚杆支护阻力均匀作用于巷道表面,较少考虑锚杆与围岩耦合形成的锚固承载层的等效支护力问题,通过分析围岩力学模型得出锚固承载层等效支护力的解析表达式及巷道围岩在锚固承载层作用下的弹性区与塑性区应力、塑性区半径和巷道围岩表面位移的解析表达式。算例分析结果表明:①锚杆长度增加时,锚固承载层厚度随之增大;锚杆长度一定时,随着锚杆排距的增加,锚固承载层厚度减小;锚固承载层等效支护力随着锚固承载层厚度的增大而增大。②在塑性区中,相对于不考虑锚固承载层的Fenner解,考虑锚固承载层的本文解下的围岩切向应力较大,应力峰值位置更接近巷道中心位置;在弹性区中,相对于Fenner解,本文解下的围岩切向应力较小,径向应力较大。③随着锚固承载层等效支护力的增大,塑性区半径呈下降趋势;随着锚固承载层等效支护力的增大,Fenner解与本文解下的巷道围岩表面位移减小,且Fenner解下的位移变化量比本文解下的大。利用Flac3D软件对锚固承载层作用下的巷道围岩应力、塑性区半径和巷道表面位移进行数值模拟,数值模拟结果与算例分析结果基本一致,锚固承载层作用下巷道围岩稳定性更为可靠。 展开更多

关键词 锚固承载层 巷道围岩稳定性 围岩应力 塑性区半径 锚杆支护

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圆形硐室广义Hoek-Brown围岩弹塑性交界面上径向应力的近似解 被引量：4

10

作者 曾钱帮 马平 刘彤 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期85-92,共8页

基于广义Hoek-Brown剪切强度包络线与Mohr应力圆、Mohr-Coulomb强度直线均相切的几何性质,引进一个与瞬时内摩擦角有关的参数——最大剪应力模数,获得最大和最小主应力、潜在破坏面上的正应力和剪切力、Mohr应力圆半径和瞬时内聚力与该... 基于广义Hoek-Brown剪切强度包络线与Mohr应力圆、Mohr-Coulomb强度直线均相切的几何性质,引进一个与瞬时内摩擦角有关的参数——最大剪应力模数,获得最大和最小主应力、潜在破坏面上的正应力和剪切力、Mohr应力圆半径和瞬时内聚力与该参数的函数关系,为轴对称平面应变条件下遵守广义Hoek-Brown破坏准则的圆形硐室围岩塑性区半径及重分布应力场的解答提供了简捷途径。通过弹塑性交界面上环向应力和径向应力之和一定的条件,结合最大剪应力模数与由弹塑性交界面上的径向应力与环向应力决定的Mohr圆半径间的关系,得到最大剪应力模数与正规化初始应力满足的非线性表达式,进而运用Newton-Raphson迭代法求得弹塑性交界面上的径向应力的接近于真实值的近似解,并研究弹塑性交界面上的瞬时内摩擦角、正规化瞬时内聚力和正规化径向环向应力比随正规化初始应力和Hoek-Brown物性参数的变化关系。结果表明,随着正规化初始应力的增大,相同岩体质量的围岩弹塑性交界面上的应力状态由近似单轴压缩过渡到两向压缩应力状态,瞬时内摩擦角逐渐变小,而正规化内聚力逐渐变大。 展开更多

关键词 广义Hoek-Brown剪切强度包络线 Mohr应力圆 最大剪应力模数 瞬时强度参数 圆形硐室 塑性区半径 弹塑性交界面 径向应力

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基于松动圈理论的工作面底鼓支护研究 被引量：4

11

作者 胡亮 林引 +1 位作者 徐军见 李帅 《能源与环保》 2017年第6期208-211,共4页

随着开采深度的增加,巷道底鼓已经成为巷道维护中所必须面临的难题,当围岩较软时,巷道顶底板及两帮会产生大变形,需要二次支护和多次巷道维修。针对于韦家沟矿软岩巷道底鼓严重且难以支护的问题,基于松动圈理论,提出巷道围岩的整体支护... 随着开采深度的增加,巷道底鼓已经成为巷道维护中所必须面临的难题,当围岩较软时,巷道顶底板及两帮会产生大变形,需要二次支护和多次巷道维修。针对于韦家沟矿软岩巷道底鼓严重且难以支护的问题,基于松动圈理论,提出巷道围岩的整体支护方案。从巷道的顶板、两帮及底角入手,顶板锚杆、锚索及钢带联合支护,增加顶板强度,减少顶板对底板应力传递;采用锚杆及钢带加固两帮,减小松动圈塑性区半径,充分发挥锚杆(索)作用,减小底鼓宽度及高度;底角采用刚性锚杆加固,有效阻止松动圈滑移面的剪切破坏;后采用锚索及注浆的方式加固底板,增加抗载荷能力。采用数值模拟对支护效果加以检测,验证其合理性。 展开更多

关键词 松动圈 底鼓 塑性区半径 联合支护 数值模拟

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高压气体渗流对裸眼井筒塑性区半径的影响分析 被引量：4

12

作者 姜海龙 陈勉 +2 位作者 金衍 周玉 卢运虎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期4286-4294,共9页

以预测测试过程中高压气井塑性区半径大小为研究目的,首先,给出考虑孔隙压力的理想弹塑性模型塑性区半径大小的求解方程;其次,定性比较考虑加速效应的非达西渗流模型和传统非达西渗流模型解释的孔压分布特征,指出考虑加速效应的非达西... 以预测测试过程中高压气井塑性区半径大小为研究目的,首先,给出考虑孔隙压力的理想弹塑性模型塑性区半径大小的求解方程;其次,定性比较考虑加速效应的非达西渗流模型和传统非达西渗流模型解释的孔压分布特征,指出考虑加速效应的非达西渗流模型解释的孔压曲线在近井地带更加陡峭;而后,比较2种非达西渗流模型解释的塑性区半径的大小,指出考虑加速效应非达西渗流模型解释的塑性区半径更大;最后,分析高压气井测试过程中塑性区半径的影响因素,总结井底压力、渗透率、井径、加速效应、岩石强度特性和地应力对塑性区半径的影响规律。该研究成果为揭示高压气井固相产生机制提供了理论基础。 展开更多

关键词 岩石力学 可压缩性气体 加速效应 径向稳态渗流 塑性区半径

原文传递

巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵探讨——对《对〈巷道蝶形破坏理论及其应用前景〉一文的讨论》的回应 被引量：3

13

作者 赵志强 马念杰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期685-692,共8页

针对读者对《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文的质疑,分析讨论了巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵,表明静水压力下巷道围岩无塑性区或者较小塑性区符合基本认知;同时指出蝶形破坏形态是地下工程孔... 针对读者对《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文的质疑,分析讨论了巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵,表明静水压力下巷道围岩无塑性区或者较小塑性区符合基本认知;同时指出蝶形破坏形态是地下工程孔洞围岩中的一种客观存在,巷道蝶形破坏理论创新性不是创造了蝶形破坏或蝶形破坏的名称,而是率先迈入蝶形破坏特性规律研究的新领域(包含均质围岩条件的一般规律和非均质条件的特殊规律),并将蝶形破坏特性研究成果引入解决工程问题,将地下工程多种类型灾害伴随的物理现象统一到蝶形破坏理论框架中来.巷道蝶形破坏理论及应用的许多工作都是开创性的,因此非常欢迎对此展开质疑和讨论,无论是证真或证伪,对于科学进步都是有益的. 展开更多

关键词 巷道 围岩稳定性 蝶形破坏理论 塑性区半径

原文传递

基于黄土二次抛物线型强度准则的黄土隧道应力变形计算方法 被引量：1

14

作者 曹周阳 关晓迪 +2 位作者 马迪 窦国涛 朱勇锋 《隧道与地下工程灾害防治》 2022年第4期20-27,共8页

针对采用Mohr-Coulomb强度准则研究黄土隧道围岩应力及位移可能会引起较大误差的问题,综合考虑黄土抗拉和抗剪强度特性的二次抛物线型强度准则,推导黄土隧道围岩应力及位移计算新解。分析表明:隧道围岩切向应力在弹塑性交界面处出现峰值... 针对采用Mohr-Coulomb强度准则研究黄土隧道围岩应力及位移可能会引起较大误差的问题,综合考虑黄土抗拉和抗剪强度特性的二次抛物线型强度准则,推导黄土隧道围岩应力及位移计算新解。分析表明:隧道围岩切向应力在弹塑性交界面处出现峰值,基于二次抛物线型强度准则的切向应力峰值比基于Mohr-Coulomb强度准则的切向应力峰值减小6.1%,且前者的塑性区应力小于后者;黄土隧道围岩塑性区半径随支护反力的减小而增大,当支护反力较小时,前者的塑性区半径大于后者,且支护力越小,两者相差越大;黄土隧道周边位移随支护反力的减小而增大,前者的隧道周边位移大于后者,且随支护反力的减小,两者差异逐渐增大;将不同强度准则下的黄土隧道围岩应力与模型试验结果进行对比发现,基于二次抛物线型强度准则的黄土隧道围岩应力与模型试验结果较吻合。表明基于二次抛物线型强度准则的黄土隧道围岩应力、塑性区半径及隧道周边位移更加贴近工程实际。 展开更多

关键词 黄土隧道 二次抛物线型强度准则 内摩擦角 抗拉强度 支护反力 塑性区半径

原文传递

基于统一强度理论的远场受拉孔洞塑性区半径解

15

作者 王娟 赵均海 孙珊珊 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期5-9,共5页

采用统一强度理论考虑中间主应力和材料SD效应的影响,借鉴应变梯度理论对平面受拉孔洞进行弹塑性分析,得到相应塑性区半径计算公式和相关影响因素。结果表明,材料拉压强度比α值和强度参数b值对孔洞塑性区半径r0有较大影响,与b=0时相比,... 采用统一强度理论考虑中间主应力和材料SD效应的影响,借鉴应变梯度理论对平面受拉孔洞进行弹塑性分析,得到相应塑性区半径计算公式和相关影响因素。结果表明,材料拉压强度比α值和强度参数b值对孔洞塑性区半径r0有较大影响,与b=0时相比,b=1时r0值减小了20%;当孔洞尺寸为微米量级时,考虑应变梯度理论的塑性区半径解与经典塑性解有明显差异,且孔径α和材料硬化指数m越大,孔洞塑性区半径r0越大。改变统一强度理论参数获得一系列计算结果,计算结果合理,且具有一定的统一性和实用价值。 展开更多

关键词 统一强度理论 中间主应力 孔洞 塑性区半径

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深部煤层瓦斯抽采钻孔变形失稳区域研究 被引量：6

16

作者 张天刚 张学博 《能源与环保》 2021年第4期44-47,共4页

深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑... 深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑性区半径的变化规律,确定了钻孔位于巷道围岩内9.28 m左右区域容易发生失稳坍塌;现场实际钻孔变形失稳影响因素众多,钻孔失稳坍塌的部位亦有所不同。研究成果对钻孔失稳坍塌区域的准确防护、进而解决深部开采煤层抽采钻孔失稳坍塌问题有着重要的现场指导意义。 展开更多

关键词 深部煤层 抽采钻孔 变形失稳 裂隙区和塑性区半径

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基于最小塑性区半径准则的岩石裂纹起裂规律 被引量：4

17

作者 高玮 崔爽 +3 位作者 肖婷 陈新 周聪 胡承杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3193-3202,共10页

岩石的变形破坏过程实质是内部裂纹不断产生、演化和扩展的过程,研究岩石中多裂纹的起裂规律对岩体工程的稳定性具有重要的理论意义和工程价值。裂纹尖端塑性区的存在是材料抵抗断裂的重要因素,裂纹尖端塑性区对裂纹的起裂扩展影响很大... 岩石的变形破坏过程实质是内部裂纹不断产生、演化和扩展的过程,研究岩石中多裂纹的起裂规律对岩体工程的稳定性具有重要的理论意义和工程价值。裂纹尖端塑性区的存在是材料抵抗断裂的重要因素,裂纹尖端塑性区对裂纹的起裂扩展影响很大。为了考虑裂纹尖端塑性区对岩石裂纹起裂规律的影响,基于摩尔-库伦强度准则推导了二维应力状态下岩石裂纹尖端塑性区尺寸的计算公式,并考虑塑性区内材料的硬化对其进行了修正,然后基于最小塑性区半径准则得到了岩石中裂纹的起裂角及起裂荷载。最后,基于理论计算,分析了裂纹长度比、裂纹倾角和裂纹间距对裂纹起裂规律的影响。结果表明:平面应力状态下受压裂纹的起裂角为定值70.43°,平面应变状态下受压裂纹的起裂角随硬化系数和泊松比的增大而增大;受压裂纹的起裂荷载与裂纹长度比呈反比,与裂纹间距呈正比,且随裂纹倾角增加先减小后增大,其极值点与裂纹面的摩擦效应有关;中心裂纹对裂纹长度比和裂纹间距最敏感,外裂纹内尖端次之,外裂纹外尖端对裂纹长度比和裂纹间距最不敏感;受压裂纹的起裂荷载与裂纹面的摩擦因数和闭合度有关,相同条件下,张开型受压裂纹起裂荷载小于完全闭合型受压裂纹的起裂荷载,且平面应力状态下的起裂荷载大于平面应变状态下的起裂荷载。 展开更多

关键词 裂纹起裂 岩石 最小塑性区半径准则 起裂荷载 裂尖塑性区

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冲击地压和瓦斯突出复合灾害发生机理研究 被引量：4

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作者 李忠华 张莹 梁影 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期95-103,共9页

为研究高瓦斯煤层冲击地压-瓦斯突出复合灾害问题,以高瓦斯煤层圆形断面巷道为例,以阜新恒大煤矿高瓦斯厚煤层运输平巷为工程背景,通过分析得到了冲击地压-瓦斯突出复合灾害的发生条件,分析了相关因素对临界塑性区半径和临界载荷的影响... 为研究高瓦斯煤层冲击地压-瓦斯突出复合灾害问题,以高瓦斯煤层圆形断面巷道为例,以阜新恒大煤矿高瓦斯厚煤层运输平巷为工程背景,通过分析得到了冲击地压-瓦斯突出复合灾害的发生条件,分析了相关因素对临界塑性区半径和临界载荷的影响。结果表明:临界塑性区半径随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而减小;临界载荷随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而增大,随黏聚力增大而线性增大,随有效应力系数增大而线性增大,随支护阻力系数增大而线性增大,随原始瓦斯压力增大而线性增大,随巷道内壁瓦斯压力增大而线性减小,随瓦斯压力差的增大而增大。 展开更多

关键词 高瓦斯煤层 复合灾害 临界塑性区半径 临界载荷 瓦斯压力 支护阻力

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基于裂纹最大张口位移的加筋板弹塑性断裂分析

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作者 邓军林 杨平 +1 位作者 唐卫国 汪丹 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期574-582,共9页

为了快速方便地求取船舶加筋板塑性性能的两个重要参数—裂纹尖端塑性区半径(Ry)和裂纹尖端张开位移(CTOD),文章提出了一种基于裂纹最大张口位移(MCOD)来确定加筋板的裂纹尖端塑性区半径和裂纹尖端张开位移的简便方法。该法基于理想弹... 为了快速方便地求取船舶加筋板塑性性能的两个重要参数—裂纹尖端塑性区半径(Ry)和裂纹尖端张开位移(CTOD),文章提出了一种基于裂纹最大张口位移(MCOD)来确定加筋板的裂纹尖端塑性区半径和裂纹尖端张开位移的简便方法。该法基于理想弹塑性材料,以提出的裂纹最大张口位移与裂纹尖端塑性区半径及裂纹尖端张开位移的拟合函数关系为基础,考虑了模型尺寸效应、材料特性参数及外载荷的影响。文中还对不同裂纹长度、不同屈服极限条件、不同板/筋刚度比时方法的适用性进行了分析,研究表明:该方法能够消除裂纹长度、屈服极限和外载荷等因素的影响,适用于有限宽船舶加筋板的弹塑性分析。 展开更多

关键词 船舶加筋板 CTOD 裂纹最大张口位移 裂纹尖端塑性区半径 弹塑性

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基于Hoke-Brown准则的瓦斯抽采钻孔稳定性分析及封孔技术 被引量：9

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作者 李松涛 孙玉宁 +1 位作者 王永龙 刘春 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期135-139,共5页

针对煤层瓦斯抽采钻孔稳定性差、抽采率低等问题,结合广义Hoke-Brown强度准则、有效应力原理及非线性孔隙压力分布特征,推导了钻孔围岩弹塑性区半径和应力表达式,得到了钻孔周围塑性区半径随各影响因素的变化规律。基于理论分析,采用囊... 针对煤层瓦斯抽采钻孔稳定性差、抽采率低等问题,结合广义Hoke-Brown强度准则、有效应力原理及非线性孔隙压力分布特征,推导了钻孔围岩弹塑性区半径和应力表达式,得到了钻孔周围塑性区半径随各影响因素的变化规律。基于理论分析,采用囊袋式注浆封孔技术,在山西某矿310207工作面回风巷进行了现场试验。结果表明:地质强度指标(GSI)和不均衡系数(λ)相比扰动性系数(D)对钻孔周围塑性区范围影响更大;当原始瓦斯压力点距离钻孔中心小于1 m时,塑性区半径受瓦斯压力影响开始显著上升。以瓦斯抽采体积分数大于30%作为衡量封孔效果的标尺,在3个月左右的观测时间内囊袋式注浆钻孔相比聚氨酯钻孔,瓦斯抽采有效时间可以延长约2个月,瓦斯平均体积分数提高约58.2%。 展开更多

关键词 安全工程 钻孔稳定 瓦斯抽采 塑性区半径 封孔技术 囊袋式注浆

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