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圆形巷道围岩偏应力场及塑性区分布规律研究 被引量：174
1
作者 马念杰 李季 赵志强 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期206-213,共8页
以弹塑性力学中的圆孔应力解和塑性力学的偏应力理论为基础,利用莫尔-库仑强度准则,研究了围岩偏应力场和塑性区分布规律,得到了非均匀应力场下圆形巷道围岩偏应力的计算式和塑性区半径计算方法.结果表明:巷道埋深、极坐标r、极坐标θ... 以弹塑性力学中的圆孔应力解和塑性力学的偏应力理论为基础,利用莫尔-库仑强度准则,研究了围岩偏应力场和塑性区分布规律,得到了非均匀应力场下圆形巷道围岩偏应力的计算式和塑性区半径计算方法.结果表明:巷道埋深、极坐标r、极坐标θ和侧压系数与最大和最小主偏应力的大小曲线分别呈线性分布、"八"字型分布、"笔尖"型和"X"型分布;侧压系数小于、等于和大于1.0时,会出现不同形态的蝶形塑性区;随着侧压系数的增大,塑性区边界各位置的最大主偏应力会逐渐增大,而最小主偏应力却逐渐减小,两者之间的差值越来越大;内摩擦角、内聚力和圆形巷道半径的增加,都会导致塑性区半径的减小. 展开更多
关键词 非均匀围压 蝶形塑性区 偏应力 圆形巷道
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大断面采动剧烈影响煤巷变形破坏机制与控制技术 被引量：51
2
作者 何富连 张广超 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期423-430,共8页
受相邻大型综放面剧烈采动影响,大断面综放沿空煤巷掘进过程中易出现冒顶、垮帮、支护体损毁等强矿压现象,导致巷道不能安全畅通。以王家岭煤矿20102回风巷道为研究对象,采用现场调研、理论分析、数值模拟、井下试验等手段进行变形破坏... 受相邻大型综放面剧烈采动影响,大断面综放沿空煤巷掘进过程中易出现冒顶、垮帮、支护体损毁等强矿压现象,导致巷道不能安全畅通。以王家岭煤矿20102回风巷道为研究对象,采用现场调研、理论分析、数值模拟、井下试验等手段进行变形破坏机制分析,认为其变形破坏的主要因素有:高支承压力,围岩裂隙发育、强度低,大断面,支护不合理。得出巷道变形破坏动态过程为:大型综放开采→大范围高支承压力、高强度应变能积聚→巷道开挖导致应变能剧烈释放→围岩结构劣化和强度丧失→(支护不利、大断面等)巷道严重失稳破坏。在上述研究基础上,提出巷道掘进期间和回采期间围岩控制对策与技术,并结合现场地质生产条件确定支护方案。现场实践表明,采用综合控制技术后,顶板变形量为136 mm,两帮变形量为116 mm,底板变形量为132 mm,处于稳定状态。 展开更多
关键词 煤巷 综放 支承压力 桁架锚索 偏应力
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深部高水平构造应力巷道围岩稳定性分析及控制 被引量：47
3
作者 何富连 张广超 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期466-476,共11页
以邢东矿副暗斜井坡底段巷道为工程背景,采用数值模拟、井下试验及现场实测等方法,研究高水平构造应力巷道围岩响应特征及控制技术.结果表明:1)随着侧压系数增加,顶底板偏应力峰值线性增长,帮偏应力峰值先增加后恒定,且存在峰值深部转... 以邢东矿副暗斜井坡底段巷道为工程背景,采用数值模拟、井下试验及现场实测等方法,研究高水平构造应力巷道围岩响应特征及控制技术.结果表明:1)随着侧压系数增加,顶底板偏应力峰值线性增长,帮偏应力峰值先增加后恒定,且存在峰值深部转移现象,偏应力峰值增加量由大到小为:顶板(23 MPa),底板(18 MPa),两帮(12.5 MPa),拓展深度由大到小为:顶板(4.8m),底板(4.0m),两帮(1.6m).2)围岩表面位移与侧压系数近似指数增长,表面位移增加量由大到小为:顶板(901mm),两帮(849mm),底板(784mm),主要变形范围由大到小为:两帮(4.4m),顶板(3.0m),底板(2.8m);3)顶板底板破坏深度与侧压系数呈正比例增长,帮部破坏深度变化不大,破坏深度由大到小为:顶板(6.0m),底板(5.6m),两帮(3.0m).深部高水平构造应力巷道失稳机制为:开挖引起高偏应力→岩层剪切错动→膨胀大变形/支护系统损毁,并提出"高强度高预紧力长锚杆+大直径高强锚索+U型钢可缩性支架+壁后注浆"的综合控制方案,阐述了其支护机理. 展开更多
关键词 水平构造应力 深井 偏应力 响应特征 支护
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温度对沥青混凝土力学特性的影响 被引量：41
4
作者 陈宇 姜彤 +1 位作者 黄志全 付文斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期2192-2196,共5页
沥青混凝土是现代水利工程中作为防水心墙的主要材料。通过室内高压温控三轴仪对两种沥青含量的沥青混凝土在不同温度下分别进行力学特性试验,研究温度对其力学性质的影响。试验结果表明:试件的应力-应变特性与温度有密切关系,试验温度... 沥青混凝土是现代水利工程中作为防水心墙的主要材料。通过室内高压温控三轴仪对两种沥青含量的沥青混凝土在不同温度下分别进行力学特性试验,研究温度对其力学性质的影响。试验结果表明:试件的应力-应变特性与温度有密切关系,试验温度为0℃时沥青混凝土出现应力软化现象,但随着温度的升高,应力软化现象消失,应力硬化现象呈现;同一沥青含量下,温度越高,最大偏应力越小;试件的抗剪强度随温度的升高逐渐降低;试件的蠕变随温度的升高而增大。 展开更多
关键词 沥青混凝土 应力-应变曲线 偏应力 蠕变
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深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制 被引量：37
5
作者 谢生荣 岳帅帅 +4 位作者 陈冬冬 潘浩 索海翔 杨军辉 乔顺兴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1837-1846,共10页
针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显... 针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显区顶板约为32 m,底板约为24 m;(2)从工作面回采开始到工作面回采结束的全过程对留巷围岩偏应力和塑性区进行监测得到:偏应力分布形态以瘦高椭圆状→近似圆状→小半圆拱→大半圆拱→扇形拱进行演化,偏应力峰值带以顶底板→顶底帮角(实体煤侧)和实体煤帮进行转移;塑性区分布形态以近似椭圆状→近似圆状→半球状进行演化,且塑性区呈非对称分布;(3)基于深部充填开采留巷围岩偏应力和塑性区非对称分布特征,提出了分区非对称围岩控制技术,实践表明,留巷围岩控制效果明显。 展开更多
关键词 深部充填开采 沿空留巷 应变软化模型 偏应力
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煤柱下底板偏应力区域特征及案例 被引量：34
6
作者 许磊 魏海霞 +1 位作者 肖祯雁 李博 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期561-568,共8页
选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应... 选取某煤矿近距离煤层为工程背景,采用FLAC3D模拟了8#煤层残余煤柱底板偏应力场分布特征。结果表明:(1)底板的偏应力呈扩散状向底板传递,距离煤柱越远扩散范围越广,煤柱边缘偏应力呈45°向底板传播;(2)煤柱较窄时,中线和边缘处偏应力影响深度浅,随煤柱宽度增加,底板偏应力变化和影响深度较大,当煤柱宽度足够大时,影响深度又变浅,中部趋于原岩应力;(3)同一水平面上,偏应力呈马鞍状分布,随煤柱宽度增加,煤柱中线处和边缘处偏应力经历了先增大后减小的过程,煤柱边缘处偏应力峰值位置变化不大;(4)同一煤柱宽度,煤柱边缘偏应力峰值向深部递减且趋势减慢,同时,峰值远离煤柱且趋势加快。在自由边界受均布载荷、底板垂直应力、水平应力、切应力解析解的基础上,推导了底板偏应力解析公式,解析与模拟结果基本吻合。具体到该工程的地质条件,9205轨道巷距离煤柱边缘20 m、9205回风巷在煤柱边缘、9205运输巷在煤柱中线处,9205轨道巷维护效果最好,证明了内错式巷道且距离煤柱足够远时,偏应力较小,宏观应力环境更适合巷道围岩自稳。 展开更多
关键词 煤柱 底板 均布载荷 偏应力
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剪切对非饱和土土-水特征曲线影响的探讨 被引量：29
7
作者 方祥位 陈正汉 +1 位作者 申春妮 孙树国 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1451-1454,共4页
用净平均应力和吸力等于常数、偏应力增大的三轴排水剪切试验,探讨了剪切对非饱和土水量变化的影响。试验结果表明,土-水特征曲线依赖于偏应力,改进了非饱和土中水量变化的本构关系,建立了含水量-吸力-净平均应力-偏应力形式的土-水特... 用净平均应力和吸力等于常数、偏应力增大的三轴排水剪切试验,探讨了剪切对非饱和土水量变化的影响。试验结果表明,土-水特征曲线依赖于偏应力,改进了非饱和土中水量变化的本构关系,建立了含水量-吸力-净平均应力-偏应力形式的土-水特征曲线。 展开更多
关键词 非饱和土 剪切 偏应力 土-水特征曲线
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重复采动巷道塑性区时空演化规律及稳定控制 被引量：28
8
作者 吴祥业 刘洪涛 +3 位作者 李建伟 郭晓菲 吕坤 王婧雅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3389-3400,共12页
针对双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩变形破坏严重、支护难度大、存在冒顶隐患等问题,以神东布尔台矿22205回风巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测方法,分析了重复采动巷道围岩塑性区及应力时空演化规律,获得巷道... 针对双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩变形破坏严重、支护难度大、存在冒顶隐患等问题,以神东布尔台矿22205回风巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测方法,分析了重复采动巷道围岩塑性区及应力时空演化规律,获得巷道围岩从掘进稳定到废弃的整个动态破坏过程,以及不同位置围岩破坏状态的静态空间展现,阐明重复采动巷道塑性区变化的动-静组合机制。研究结果表明:①采动过程中塑性区扩展时间阶段与空间区域存在对应关系并根据现场实测得到空间区域具体范围,是分析巷道变形机理及提出分次支护方案的重要基础。②获得塑性区非对称扩展机理:其范围由偏应力大小决定,方位则由主应力方向主导,偏应力大小及角度共同作用造成塑性区非对称扩展,进而产生非对称变形,并以此揭示了重复采动巷道塑性区随时空扩展力学机制。③根据塑性区扩展形态,得出一次采动过程中塑性区深度及范围扩展显著且顶、底板明显大于两帮;2次采动过程中塑性区深度变化较小,而范围明显增加,主要发生在煤壁帮顶角位置及煤柱帮底角位置。④基于重复采动过程中塑性区扩展时空关系,提出分次补强支护方法,解决重复采动巷道围岩稳定控制;根据塑性区扩展形态及现场实测明确具体补强时间、地点及参数,并进行顶板补强支护,节省工期同时保障了回采期间安全生产。 展开更多
关键词 采动影响 保留巷道 塑性区 偏应力 围岩控制
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基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制 被引量：27
9
作者 余伟健 吴根水 +2 位作者 袁超 王平 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1408-1419,共12页
针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的... 针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。 展开更多
关键词 巷道围岩 偏应力 塑性区 失稳模式 稳定性控制
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窄柔模墙体沿空留巷围岩偏应力演化与控制 被引量：26
10
作者 王俊峰 王恩 +5 位作者 陈冬冬 张晴 陈平 董智宇 闫志强 肖海滨 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1220-1231,共12页
为研究柔模混凝土巷旁充填下沿空留巷围岩偏应力的分布与演化规律,以山西吕梁贺西煤矿3301工作面沿空留巷为工程背景,采用实验室试验的方法确定了沿空留巷巷旁混凝土充填材料的单轴抗压强度,通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场实... 为研究柔模混凝土巷旁充填下沿空留巷围岩偏应力的分布与演化规律,以山西吕梁贺西煤矿3301工作面沿空留巷为工程背景,采用实验室试验的方法确定了沿空留巷巷旁混凝土充填材料的单轴抗压强度,通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法研究了本工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力和塑性区的分布及其演化规律,揭示了工作面回采扰动下沿空留巷围岩的非对称变形破坏机制。数值模拟研究结果表明:随着工作面不断向前推进,沿空留巷围岩偏应力以对称椭圆→非对称圆→窄“条带状”→宽“条带状”的形态进行演化,其塑性区呈现分区域扩展的动态响应特征,从而确定了超前与滞后采动区顶板、底板与两帮的影响距离;非对称分布的“条带状”偏应力峰值带呈现出由回采侧向实体煤侧偏转演化的趋势。基于工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力与塑性区的分布及演化规律,将沿空留巷围岩以偏应力峰值带与塑性区轮廓线为边界划分为2个区域,按围岩支护不同又将留巷围岩划分为实体煤帮A区、留巷顶板B区和柔模混凝土墙体C区,提出沿空留巷窄柔模墙体拉筋配合铁板加固辅以单体支柱护墙+巷内强力双排单体支柱+实体煤帮与顶板高强高预紧力非对称锚杆索的分区非对称耦合控制技术。现场工程实践表明,沿空留巷围岩控制效果良好。 展开更多
关键词 沿空留巷 窄柔模墙体 偏应力 塑性区 非对称控制技术
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软黏土的三轴蠕变试验与修正的Singh-Mitchell蠕变模型 被引量：25
11
作者 刘业科 邓志斌 +2 位作者 曹平 黄永恒 林杭 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1440-1446,共7页
为了准确地掌握软黏土的蠕变特性,以湖南省竹城公路路基软黏土为研究对象,采用梯级荷载加载方法进行了室内三轴固结不排水蠕变试验,获得该软黏土蠕变试验数据和曲线。然后采用Singh-Mitchell经验蠕变模型描述该软黏土的蠕变特性,但模型... 为了准确地掌握软黏土的蠕变特性,以湖南省竹城公路路基软黏土为研究对象,采用梯级荷载加载方法进行了室内三轴固结不排水蠕变试验,获得该软黏土蠕变试验数据和曲线。然后采用Singh-Mitchell经验蠕变模型描述该软黏土的蠕变特性,但模型计算结果与试验结果误差较大。分析Singh-Mitchell模型与试验结果产生误差的原因,通过对Singh-Mitchell模型的指数函数部分进行改进以及将原幂函数部分改换成双曲线函数,建立修正的Singh-Mitchell蠕变模型,并将新建立模型的计算结果与试验结果进行比较。研究结果表明:所建立的修正的Singh-Mitchell蠕变模型与试验结果一致性远优于原Singh-Mitchell模型,能更好地描述该软黏土的蠕变特性。 展开更多
关键词 软黏土 蠕变试验 蠕变特性 偏应力 Singh-Mitchell蠕变模型 修正
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构造破碎区沿空掘巷偏应力分布特征与控制技术 被引量：22
12
作者 马振乾 姜耀东 +1 位作者 宋红华 李彦伟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期24-31,共8页
以黄岩汇煤矿15111轨道巷为工程背景,采用数值模拟、实验室试验及现场实测等方法,研究了构造破碎区沿空掘巷围岩偏应力分布特征及控制技术。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩偏应力峰值及峰值位置均有较大变化,偏应力峰值变化幅度... 以黄岩汇煤矿15111轨道巷为工程背景,采用数值模拟、实验室试验及现场实测等方法,研究了构造破碎区沿空掘巷围岩偏应力分布特征及控制技术。结果表明:随着煤柱宽度的增加,巷道围岩偏应力峰值及峰值位置均有较大变化,偏应力峰值变化幅度由大到小为煤柱帮(20 MPa)、顶板(4.6 MPa)、底板(2.6 MPa)、实体煤帮(2.5 MPa);峰值位置变化幅度由大到小为底板(4.25 m)、顶板及煤柱帮(3 m)、实体煤帮(0.25 m);沿空掘巷巷道开挖引起的偏应力在15 MPa以上,在其作用下围岩发生大范围剪切破坏,构造破碎区围岩易崩解破碎,更加剧了巷道失稳,支护不合理时容易出现顶板冒落、煤帮垮塌和强烈的底鼓现象。据此,提出了包括高密度长锚索控制顶板稳定、大直径短锚索替代帮部锚杆、设置帮角加强锚杆及破碎煤体的锚注加固在内的综合控制技术。现场应用表明该技术能有效控制巷道变形,实现构造破碎区沿空巷道的稳定性控制。 展开更多
关键词 构造破碎区 沿空掘巷 偏应力 控制技术
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大断面切眼顶板偏应力运移及围岩稳定 被引量：20
13
作者 何富连 许磊 +1 位作者 吴焕凯 李通达 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1122-1128,共7页
为了探究大断面切眼顶板控制机理,以某煤矿5205切眼为工程背景,采用UDEC4.0模拟了切眼宽度6~10 m过程中,顶板偏应力、裂隙场、变形规律等响应特征。结果表明:①顶板偏应力呈浅部逐渐升高,深部逐渐降低的分布形态,宽度越大顶板浅部偏应... 为了探究大断面切眼顶板控制机理,以某煤矿5205切眼为工程背景,采用UDEC4.0模拟了切眼宽度6~10 m过程中,顶板偏应力、裂隙场、变形规律等响应特征。结果表明:①顶板偏应力呈浅部逐渐升高,深部逐渐降低的分布形态,宽度越大顶板浅部偏应力越小,而深部偏应力越大,同时,偏应力极大值逐渐降低并向深部转移。②围岩裂隙场分为3个区:裂隙贯通区、裂隙发育区、微裂隙区,均呈'半椭圆'状。③切眼宽度的增加,加剧了顶板微裂隙区向裂隙发育区及裂隙发育区向裂隙贯通区的转化,同时,顶板下沉增大。认为:顶板的控制首先保证帮不稳定三角块的稳定;高性能锚杆可更好地控制裂隙滑移。④双桁架锚索可锚固在肩角无裂隙区和顶板深部预应力叠加区,可抑制顶板中部裂隙贯通区的拓展和变形。基于此提出了高强高预紧力锚带网和双桁架锚索联合控制技术,矿压结果:切眼掘出后10 d实现自稳,顶底板相对移近量128 mm,两帮相对移近量96 mm,顶板离层4 mm。 展开更多
关键词 顶板 偏应力 控制
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矿震扰动下采区煤柱应力偏量集中区诱冲机制及防治方法 被引量：17
14
作者 王浩 赵毅鑫 +3 位作者 牟宗龙 焦振华 张旭 卢志国 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1202-1210,共9页
以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲... 以张双楼矿西一采区生产地质条件为工程背景,基于应力偏量、等效应力、Mises强度准则、能量释放速率分析了煤岩冲击失稳的充要判别准则,揭示了采区煤柱覆岩结构、应力偏量、矿震事件随工作面回采演化规律,并探讨了矿震扰动下采区煤柱冲击危险防治方法.结果表明:煤岩冲击失稳充要条件为开采活动及矿震扰动引起的应力偏量超过煤岩体强度极限,且单位时间内煤岩系统释放弹性能量与矿震应力波输入能量之和大于煤岩系统稳态破坏消耗能量;随着采区工作面持续开采,采区煤柱两侧覆岩形成"T"型悬臂结构并不断损伤破坏;以标量应力偏量第二不变量J2表征应力偏量σ′_(ij),煤柱区应力偏量前期呈"M"型分布并逐渐向单峰型转变,屈服破坏区逐渐向煤柱中部扩展;以矿震频次、能量、震源位置表征应力波扰动σ_(ij)~d,矿震扰动以低能量事件为主,且主要集中于正回采工作面及采区煤柱区域.根据分析结果,提出矿震扰动下采区煤柱切顶爆破、扩大采区煤柱宽度、跨上山开采、大直径钻孔卸压等防冲方法. 展开更多
关键词 采区煤柱 冲击地压 矿震 应力偏量 覆岩结构
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综放工作面过空巷矿压显现规律及控制技术研究 被引量：15
15
作者 卢恒 张传宝 +1 位作者 仵振华 王禹昌 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第6期43-55,共13页
通过数值模拟与理论分析等方法对工作面过空巷时超前应力分布、煤体稳定性及基本顶破坏特征进行研究,结果显示:超前应力叠加作用下空巷围岩变形剧烈,煤柱失稳破坏;基于Winkler弹性基础梁理论建立基本顶破断力学模型,求解了空巷上方基本... 通过数值模拟与理论分析等方法对工作面过空巷时超前应力分布、煤体稳定性及基本顶破坏特征进行研究,结果显示:超前应力叠加作用下空巷围岩变形剧烈,煤柱失稳破坏;基于Winkler弹性基础梁理论建立基本顶破断力学模型,求解了空巷上方基本顶弯矩方程,其揭示了空巷导致工作面前方基本顶超前断裂的现象,且空巷越宽,基本顶超前断裂位置离工作面越远;工作面推进过程中其前方基本顶偏应力第二不变量J_(2)呈双峰值分布,工作面离空巷越近,基本顶J_(2)峰值越高,畸变能越大。基于数值模拟研究工作面过空巷围岩控制技术,结果显示:高水材料充填支护空巷能有效避免基本顶超前断裂,维护空巷的稳定性。制定了高水材料充填与双木垛支护的空巷分区控制措施,现场监测显示:工作面过空巷过程中,液压支架工作阻力处在安全范围内,工作面能够安全通过空巷。该研究成果对同类型综放工作面过空巷期间巷道围岩与顶板控制可提供一定的参考。 展开更多
关键词 综放面过空巷 偏应力 超前应力 顶板断裂 高水材料充填
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西宁地区原状黄土强度各向异性试验研究 被引量：14
16
作者 罗传庆 张吾渝 +3 位作者 李辉 马艳霞 冯永珍 武文举 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期1327-1332,共6页
为了研究西宁地区原状黄土的各向异性特性,采用应力-应变控制式三轴仪对不同深度、与沉积方向呈不同角度土样进行室内固结不排水剪切试验,分析不同深度处偏差应力与取样角度之间的关系以及在不同应变下各向异性体现程度的规律。结果表明... 为了研究西宁地区原状黄土的各向异性特性,采用应力-应变控制式三轴仪对不同深度、与沉积方向呈不同角度土样进行室内固结不排水剪切试验,分析不同深度处偏差应力与取样角度之间的关系以及在不同应变下各向异性体现程度的规律。结果表明:黄土的应力-应变曲线在最优含水率附近呈应变硬化型,其破坏形式以胀鼓型为主;原状黄土的应力-应变曲线在不同方向上呈现很明显的不同,土样的轴向应变值相等时,偏差应力在竖直方向最大,在与竖直面呈45°或90°方向时最小;原状黄土的各向异性在不同应变下的体现程度与其所承受的应力历史有关,当其所承受的先期固结压力较小时,黄土的各向异性程度随应变的增加而降低,反之,则各向异性的程度随应变的增加而升高。 展开更多
关键词 原状黄土 三轴剪切试验 偏差应力 各向异性
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一种考虑静水压力和偏应力共同作用的相变临界准则 被引量：12
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作者 郭扬波 唐志平 徐松林 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期417-422,共6页
同时考虑静水压力和偏应力的影响,分别建立了“应力诱发”和“形变诱发”相变的临界准则.准则在主应力空间中给出的相变临界曲面呈现明显的拉压不对称性.在弹性阶段,偏应力对相变总是起促进作用.塑性屈服后,偏应力通过塑性功产生的温升... 同时考虑静水压力和偏应力的影响,分别建立了“应力诱发”和“形变诱发”相变的临界准则.准则在主应力空间中给出的相变临界曲面呈现明显的拉压不对称性.在弹性阶段,偏应力对相变总是起促进作用.塑性屈服后,偏应力通过塑性功产生的温升影响相变临界面,从而对高温相到低温相转变起阻碍作用,反之起促进作用.静水压力对相变可能起促进作用,也可能起阻碍作用,取决于相变时材料的体积是膨胀还是收缩.建立的相变临界准则对准静态加载条件下的Fe20%Ni0.5%C合金和Fe30%Ni合金和一维应变冲击条件下的Fe32%Ni0.035%C合金中的γα相变进行了拟合和预测,预测与实验结果有较好的吻合.在主应力空间中柱形屈服面可能与锥形相变临界面相交,从而在一定条件下将发生“形变诱发”相变和“应力诱发”相变间的转变,这一推论有待实验的验证. 展开更多
关键词 相变 临界面 加载条件 一维 相交 主应力 准静态 共同作用 塑性 屈服面
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巨高巷道围岩稳定及控制 被引量：13
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作者 许磊 吴焕凯 +1 位作者 李博 肖同强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3891-3902,共12页
为解决巨高巷道的控制难题,选取山西某煤矿5205轨道巷超高段（断面：5.25×8 m）为研究对象,采用UDEC模拟巷高3.5-8.0 m过程中围岩响应特征,可以得出：（1）偏应力分布形态均呈浅部升高,深部降低分布;两帮偏应力极大值降低,顶、底... 为解决巨高巷道的控制难题,选取山西某煤矿5205轨道巷超高段（断面：5.25×8 m）为研究对象,采用UDEC模拟巷高3.5-8.0 m过程中围岩响应特征,可以得出：（1）偏应力分布形态均呈浅部升高,深部降低分布;两帮偏应力极大值降低,顶、底板的偏应力极大值升高,且偏应力极大值向深部转移,偏应力变化程度：帮〉顶板〉底板。（2）围岩变形范围：帮〉顶板〉底板;围岩最大变形增加量：顶板〉帮〉底板。（3）裂隙场呈＂半椭圆＂状分布,由里向外依次为：裂隙贯通区、裂隙发育区、微裂隙区。通过平衡拱分析得出,巷高增加使平衡拱迹线外移,即,帮最大不稳定宽度增加,顶板冒落拱增加,顶压增加。认为：（1）群锚效应可减小围岩的碎胀变形。（2）斜拉锚索可以穿过帮不稳定三角块锚固在肩角、底角无裂隙区。（3）高性能高预紧力锚杆支护提高围岩力学参数（如内摩擦角）,相当于缩小平衡拱迹线。基于此提出高强高预紧力锚带网和帮斜拉锚索梁联合控制技术。巨高巷道支护完成后10 d实现自稳,顶底板相对移近量104 mm,两帮相对移近量150 mm,顶板累计离层3.5 mm。 展开更多
关键词 岩石力学 超高巷道 偏应力 裂隙 平衡拱 支护
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双通道沿空留巷围岩偏应力分布及控制技术研究 被引量：12
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作者 王恩 陈冬冬 +3 位作者 谢生荣 郭方方 武毅艺 杨洪增 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期557-566,共10页
为解决高水材料巷旁充填沿空留巷围岩控制难题,以左则沟矿缓斜煤层1.8 m高水材料巷旁充填原位上巷沿空留巷为研究对象,提出可防止上侧采空区矸石挤压巷旁充填体的双通道沿空留巷技术。外侧通道采用单体支柱护网且裱褙半圆木形成一道矸... 为解决高水材料巷旁充填沿空留巷围岩控制难题,以左则沟矿缓斜煤层1.8 m高水材料巷旁充填原位上巷沿空留巷为研究对象,提出可防止上侧采空区矸石挤压巷旁充填体的双通道沿空留巷技术。外侧通道采用单体支柱护网且裱褙半圆木形成一道矸石阻隔墙,可防止矸石窜入、为矸石挤压巷旁充填体提供缓冲空间及分担顶板载荷以减小上覆岩层对巷旁充填墙体的挤压力。通过理论分析、数值模拟和现场工程试验等方法研究双通道留巷围岩偏应力分布规律及其失稳破坏机制,明晰了留巷围岩偏应力峰值带主要呈“月牙状”分布于实体煤帮4.15 m及其顶板深处,得出留巷实体煤帮及其顶板、充填体底板不稳定泥岩为重点控制区域。基于此提出“一墙一挡三分区”控制思想,设计围岩分区域非对称组合控制技术,形成双通道留巷围岩“一穿过、四协同、五位一体”协同控制原理与方法。 展开更多
关键词 双通道沿空留巷 高水材料 分区非对称支护技术 偏应力 控制原理方法
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应力状态对粗粒料力学特性影响的大型真三轴试验 被引量：10
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作者 姜景山 左永振 +3 位作者 程展林 潘家军 张超 韦有信 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3563-3572,共10页
土石坝所处的应力状态较接近平面应变应力状态或三维应力状态,而常规三轴试验低估了粗粒料的力学性能。应用大型真三轴仪对常规三轴应力状态、平面应变应力状态和真三轴应力状态(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3)=0.25,b为中主应力系数,σ1、σ2、... 土石坝所处的应力状态较接近平面应变应力状态或三维应力状态,而常规三轴试验低估了粗粒料的力学性能。应用大型真三轴仪对常规三轴应力状态、平面应变应力状态和真三轴应力状态(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3)=0.25,b为中主应力系数,σ1、σ2、σ3分别为大、中、小主应力)下粗粒料的力学特性进行了压缩试验研究。试验结果表明:相同小主应力下,常规三轴试验、平面应变试验、真三轴试验的大、小主应力之差与大主应力方向应变的关系曲线依次变高变陡。某一试验加载条件下,体应变随球应力的增大而增大,初始剪切阶段增加较慢,随后呈线性增大,不同小主应力的体应变曲线较为接近。平面应变试验强度和真三轴试验强度比常规三轴试验强度有较大增长,真三轴试验强度增加百分比大于平面应变试验强度增加百分比。初始弹性模量随小主应力的增大呈线性增大。平面应变状态下中主应力系数随大主应力方向应变的增大而增大,初始剪切阶段增长较缓,之后近似呈线性增大。相同小主应力下,从常规三轴应力状态至平面应变应力状态再到真三轴应力状态,小主应力方向应变均为膨胀变形,且膨胀变形依次增大。同一试验加载条件下,小主应力较小时,应力比(偏应力与球应力之比)与偏应变的关系曲线位于上方。 展开更多
关键词 粗粒料 大型真三轴试验 力学特性 平面应变应力状态 中主应力 偏应力 球应力
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