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煤矿冲击地压源头防治理论与技术架构 被引量：24
1
作者 齐庆新 马世志 +17 位作者 孙希奎 赵善坤 李云鹏 李海涛 于斌 潘鹏志 王守光 李宏 李一哲 王旭东 张修峰 王学滨 李宏艳 陆菜平 王书文 韩军 乔文俊 张宁博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1861-1874,共14页
我国煤矿安全状况虽持续好转,但煤矿冲击地压灾害的影响却愈发严重,仅近5 a就发生了8起冲击地压事故,累计死亡48人。我国煤矿冲击地压防治多为“头痛医头、脚疼医脚”,冲击地压发生源头、孕灾机理不清。同时,以山东巨野、兖州等煤田为... 我国煤矿安全状况虽持续好转,但煤矿冲击地压灾害的影响却愈发严重,仅近5 a就发生了8起冲击地压事故,累计死亡48人。我国煤矿冲击地压防治多为“头痛医头、脚疼医脚”,冲击地压发生源头、孕灾机理不清。同时,以山东巨野、兖州等煤田为代表的东部充分采动矿井,具有开采深度大、采动影响因素复杂等特征;以内蒙古鄂尔多斯和陕西彬长矿区为代表的西部非充分采动矿井,则具有高强度开采、厚硬岩层等特征,均给冲击地压防治带来了新的挑战。因此,煤矿冲击地压源头防治已成为当前亟待解决的重大工程科学问题。针对这一难题,从冲击地压基础理论与模拟技术、监测及危险区判识技术、区域与局部防控技术装备等3方面系统的分析了当前冲击地压研究取得的成果与不足,结合前期研究基础与现场实践,提出了煤矿冲击地压源头防治思想。进而将其梳理为煤矿冲击地压源头属性与特性、煤矿冲击地压全过程孕灾与源头防治原理等2个科学问题,冲击地压全过程精细模拟技术、矿井全生命周期煤岩体应力与全尺度覆岩结构监测技术、冲击危险精准甄别与智能识别技术、煤矿冲击地压井上下协同防控技术等4个技术问题。根据生产矿井和新建矿井的特点,分别制定了相应的防治思路与技术框架。研究成果为我国煤矿冲击地压防治提供了一种新的思路,为煤矿“零冲击”目标提供理论依据与技术支撑。 展开更多
关键词 煤矿冲击地压 源头防治 “三因素”机理 应力流理论 应力控制
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加载方式及抗拉强度对巴西圆盘试验影响的连续-非连续方法数值模拟 被引量：25
2
作者 郭翔 王学滨 +2 位作者 白雪元 王春伟 齐大雷 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期214-220,共7页
研究了集中加载、加载板加载和平台加载3种不同加载方式对巴西圆盘的宏观力学行为、开裂过程以及材料的抗拉强度的影响。对于平台加载方式给出了不同平台加载角时抗拉强度的修正系数。在数值模拟中,采用了自主开发的连续-非连续方法,该... 研究了集中加载、加载板加载和平台加载3种不同加载方式对巴西圆盘的宏观力学行为、开裂过程以及材料的抗拉强度的影响。对于平台加载方式给出了不同平台加载角时抗拉强度的修正系数。在数值模拟中,采用了自主开发的连续-非连续方法,该方法将拉格朗日元、变形体离散元及虚拟裂纹模型耦合在一起,既可以很好地模拟弹性阶段的变形,又可以较好地模拟材料的真实开裂过程。研究发现,采用平台加载方式,有利于圆盘中心起裂,而采用集中加载和加载板加载方式,圆盘的加载部位容易发生剪破坏。在圆盘中心起裂时,集中加载方式的抗拉强度的数值解最接近于选取的抗拉强度,然后是加载板加载方式,最后是平台加载方式。无论对于哪种加载方式,在材料的抗拉强度较小时,圆盘易于中心起裂,否则圆盘的加载部位将发生剪破坏。圆盘中心起裂后,众多微裂纹汇聚成的裂纹带在垂直方向不断扩展,直至贯穿整个圆盘,同时伴有应力波产生并传播。 展开更多
关键词 巴西圆盘 开裂 抗拉强度 加载板:巴西平台圆盘 集中力 连续-非连续方法 数值模拟
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基于数字图像相关方法的等应变率下不同含水率砂样剪切带观测 被引量：16
3
作者 王学滨 杜亚志 +1 位作者 潘一山 顾路 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期625-632,共8页
在压缩位移控制加载条件下（加载速率为5 mm/min）,针对不同含水率（12.7%~16.5%）砂样,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关方法,开展了最大剪切应变场的观测研究,获取了子区尺寸对砂样不同位置最大剪切应变的影响规律。研究发... 在压缩位移控制加载条件下（加载速率为5 mm/min）,针对不同含水率（12.7%~16.5%）砂样,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关方法,开展了最大剪切应变场的观测研究,获取了子区尺寸对砂样不同位置最大剪切应变的影响规律。研究发现,随着砂样含水率的增加,变形更加均匀,最大剪切应变高值区分布变得宽广,反映了剪切带的数目增加,微裂纹出现之前的最大剪切应变提高;随着纵向应变的增加,在应变高值区,最大剪切应变以非线性方式迅速增加,但在应变低值区,一般以线性方式增加。当剪切带出现以后,特别是在变形后期,子区尺寸对最大剪切应变有明显的影响。最大剪切应变随子区尺寸变化的演变规律与子区所处位置密切相关。 展开更多
关键词 砂样 含水率 位移控制加载 剪切带 子区尺寸 最大剪切应变 数字图像相关方法
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单轴压缩湿砂样局部及整体体积应变的数字图像相关方法观测 被引量：16
4
作者 王学滨 杜亚志 潘一山 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1648-1656,共9页
确定体积应变局部化区域对于涉及孔隙流体的地质灾害研究具有重要意义。体积应变局部化区域可能比最大剪切应变局部化区域更接近于孕灾地点。在单轴压缩位移控制加载条件下,测试了3个湿砂样(含水率为12.7%~17.1%)的应力–纵向应变曲线,... 确定体积应变局部化区域对于涉及孔隙流体的地质灾害研究具有重要意义。体积应变局部化区域可能比最大剪切应变局部化区域更接近于孕灾地点。在单轴压缩位移控制加载条件下,测试了3个湿砂样(含水率为12.7%~17.1%)的应力–纵向应变曲线,在微裂纹出现之前及稍后,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关(DIC)方法计算了砂样的局部体积应变的变化规律。研究发现,在加载过程中,局部体积应变由均匀分布(近似线性阶段)向不均匀分布(硬化阶段)转变,直至出现局部体积应变局部化现象。在剪切带切向上,和最大剪切应变的相对均匀分布相比,局部体积应变的分布具有多峰性,这应与周期性的微裂纹出现有关。在微裂纹出现稍前,剪切带的变形是以膨胀为主,剪切带已较为显著,带内的最大剪切应变和局部体积应变分别比带外多2倍和4倍,但在此前,剪切带的膨胀和收缩现象共存。计算了所有测点所围区域的整体体积应变随纵向应变的演变规律。基于DIC方法的整体体积应变计算方法的优越性在于:具有亚像素精度,考虑了应变二阶量的影响。 展开更多
关键词 湿砂样 膨胀 剪切带 体积应变 数字图像相关方法 地质灾害
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基于最小一乘拟合的非均匀应变的数字图像相关测量 被引量：13
5
作者 王学滨 董伟 +2 位作者 杨梅 张博闻 余斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期59-67,共9页
数字图像相关(DIC)方法是一种重要的位移和应变非接触式测量方法。为了对物体的非均匀应变进行准确测量,在DIC方法中引入位移最小一乘拟合,鉴于最小一乘拟合解析方法求解困难,采用基于模拟退火的混合粒子群算法进行求解。开展了虚拟剪... 数字图像相关(DIC)方法是一种重要的位移和应变非接触式测量方法。为了对物体的非均匀应变进行准确测量,在DIC方法中引入位移最小一乘拟合,鉴于最小一乘拟合解析方法求解困难,采用基于模拟退火的混合粒子群算法进行求解。开展了虚拟剪切带形成的数值实验和相似材料断层滑移实验,并对非均匀变形条件下最小一乘拟合和最小二乘拟合的应变测量结果进行对比。研究发现:对于非均匀应变测量,最小一乘拟合的结果要优于最小二乘拟合;而对于均匀应变测量,两种方法具有相同的精度。 展开更多
关键词 测量 数字图像相关方法 非均匀应变 最小一乘拟合 最小二乘拟合
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基于数字图像相关方法的单轴压缩煤样应变局部化过程试验 被引量：13
6
作者 王学滨 侯文腾 +1 位作者 潘一山 董伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期984-992,共9页
为了进一步揭示煤样的应变局部化过程,利用数码相机记录单轴压缩煤样一个观测表面的散斑场,采用数字图像相关方法计算应变场,根据清晰应变局部化带位置布置相互垂直的测线,获得了最大剪切应变的变异系数与纵向应力的依赖关系。研究发现:... 为了进一步揭示煤样的应变局部化过程,利用数码相机记录单轴压缩煤样一个观测表面的散斑场,采用数字图像相关方法计算应变场,根据清晰应变局部化带位置布置相互垂直的测线,获得了最大剪切应变的变异系数与纵向应力的依赖关系。研究发现:(1)子区尺寸及测点间距不会对最大剪切应变的变异系数-纵向应变曲线的发展趋势产生影响;(2)应变局部化带法向的最大剪切应变分布左右并非严格对称,应变局部化带切向的最大剪切应变分布并非均匀,前者应与煤的非均质性有关,后者反映了应变局部化带的传播;(3)随着纵向应变的增加,应变局部化带宽度有变窄的趋势,应变局部化带法向的最大剪切应变剖面有变陡峭的趋势;(4)只有应变局部化带经历由模糊到清晰的过程才能引起最大剪切应变的变异系数的突增,此时,应变局部化出现时的纵向应力与单轴抗压强度之比为0.56。 展开更多
关键词 煤样 单轴压缩 最大剪切应变 变异系数 应变局部化 非均质性 数字图像相关方法
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基于一阶及二阶灰度梯度的散斑图质量评价方法 被引量：9
7
作者 杜亚志 王学滨 +2 位作者 冯威武 侯文腾 王春伟 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期169-175,共7页
散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础,提出了一种新的评价参数——平均一阶及二阶灰度梯度商,该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说,一阶灰... 散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础,提出了一种新的评价参数——平均一阶及二阶灰度梯度商,该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说,一阶灰度梯度的曲面比较光滑,而一阶及二阶灰度梯度商的曲面比较粗糙。采用Zhou等人提出的方法制作了80张模拟散斑图,对这些模拟散斑图的传统参数和提出参数进行了计算。结果表明:当散斑半径相同时,随着散斑数量的增加,两种参数均先增加,后减小;当散斑数量一定时,二者均有一个峰值;散斑半径越大,提出参数的峰值越大,而传统参数的峰值越小。对提出参数的峰值所对应的4张散斑图进行了多次连续平动,并使用DIC方法测量了测点的水平位移。结果表明,在提出参数越大的散斑图上测点的水平位移误差越小,在一定程度上验证了提出参数的正确性。 展开更多
关键词 光学测量 散斑图 质量评价 灰度梯度 数字图像相关方法 误差 平均一阶及二阶灰度梯度商
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单轴压缩湿土样最大剪切应变场数字图像相关方法结果的统计分析 被引量：9
8
作者 王学滨 张楠 +1 位作者 潘一山 杜亚志 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期996-1003,共8页
研究了单轴压缩湿土样沿剪切带方向的最大剪切应变的均值和标准差以及剪切局部化区域尺寸的演变规律。为了深入揭示土样剪切带萌生的过程,根据纵向应变较高时清晰剪切带所处位置在土样上布置测线,对由数字图像相关方法获得的结果进行双... 研究了单轴压缩湿土样沿剪切带方向的最大剪切应变的均值和标准差以及剪切局部化区域尺寸的演变规律。为了深入揭示土样剪切带萌生的过程,根据纵向应变较高时清晰剪切带所处位置在土样上布置测线,对由数字图像相关方法获得的结果进行双三次样条插值,从而获得测线上光滑性较好的最大剪切应变分布。研究发现,随着纵向应变的增加,沿剪切带方向的最大剪切应变由低值多峰向高值少峰转变。测线上最大剪切应变发生突增的点、局部高值点及低值点均有可能发展成为主峰。测线上最大剪切应变的均值和标准差随纵向应变的演变规律在总体上均呈上凹形,但当纵向应变较低时,二者均呈线性。以上述两种统计量线性规律丧失所对应的平均最大剪切应变作为剪切带萌生的条件。随着纵向应变的增加,土样中发生剪切局部化的区域越来越大。欲达到相同的剪切局部化区域尺寸,含水率高的土样所要求的纵向应变较高。当纵向应变较高时,含水率高的土样的剪切局部化区域尺寸比含水率低的土样要大,这与其塑性变形阶段较长有关。 展开更多
关键词 湿土样 剪切带 最大剪切应变 统计 剪切局部化
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巷道围岩非均质性对其分区破裂化的影响 被引量：8
9
作者 王学滨 白雪元 +2 位作者 马冰 张智慧 吕进国 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期78-86,共9页
通过在FLAC^(3D)应变软化模型中引入Weibull分布函数,得到了非均质应变软化模型.分析了Weibull分布函数中的形状参数对逐步开挖马蹄形巷道围岩不同平面及测线上剪切应变增量分布特征的影响.研究发现,在均质性较差的围岩中开挖巷道时,围... 通过在FLAC^(3D)应变软化模型中引入Weibull分布函数,得到了非均质应变软化模型.分析了Weibull分布函数中的形状参数对逐步开挖马蹄形巷道围岩不同平面及测线上剪切应变增量分布特征的影响.研究发现,在均质性较差的围岩中开挖巷道时,围岩的破坏较严重,分区破裂化较复杂,分区破裂化的范围较大.过巷道轴线平面上两簇剪切带的发展可以导致垂直于巷道轴线平面上复杂的分区破裂,第1簇向掌子面方向发展,其前端可能超越掌子面,第2簇背离掌子面发展.剪切应变增量高值区在围岩的环向及径向均有发展.当围岩的均质性较好时,可出现连通的圆环形剪切应变增量高值区.在过巷道轴线平面上,本文结果与已有的试验观察到的围岩中的倾斜裂缝或剪切带在定性上一致.在垂直于巷道轴线的不同平面上,将观察到不同的分区破裂化现象. 展开更多
关键词 分区破裂化 三维模型 非均质性 马蹄形巷道 剪切应变 剪切带 掌子面
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实验室尺度典型断层系统破坏、前兆及粘滑过程数值模拟 被引量：9
10
作者 王学滨 马冰 吕家庆 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期845-861,共17页
尽管实验室尺度典型断层模型的基本物理、力学参数已知,载荷、边界条件明确,但其变形、破坏、前兆及稳定性的综合数值模拟并不容易。实验室尺度模型的数值模拟可为大尺度模型的模拟积累经验,并提供某些必要的技术基础。文中主要从数值... 尽管实验室尺度典型断层模型的基本物理、力学参数已知,载荷、边界条件明确,但其变形、破坏、前兆及稳定性的综合数值模拟并不容易。实验室尺度模型的数值模拟可为大尺度模型的模拟积累经验,并提供某些必要的技术基础。文中主要从数值模型的角度,评述实验室尺度模型中引入非均质性和粘滑过程模拟的各种方法,着重介绍了2种模型:断层-岩石系统的非均质应变弱化模型和摩擦强化-摩擦弱化模型。在第1种模型中,提出利用事件的频次-能量释放关系的斜率绝对值的不同演变规律评价断层的不同应力状态。在挤压雁列区贯通过程中,剪切应变降对岩石破裂具有更为灵敏的指示作用,可能比声发射更为有效。在第2种模型中,通过控制内摩擦角在粘着和滑动两阶段不同的演变规律实现断层粘滑过程的模拟。尽管在提出的摩擦强化-摩擦弱化模型中未引入速度,但由于对节点的运动方程进行求解,所以节点速度在粘着和滑动两阶段将发生变化。指出以下需要进一步研究的问题:1)亟待发展适于地质体材料变形、破坏及运动整个过程模拟的计算力学模型;2)亟待发展复杂断层系统中断层稳定性的可靠判别方法;3)亟待发展动力学方程的高效求解方法。 展开更多
关键词 实验室尺度模型 破坏 粘滑 前兆 摩擦 剪切应变 雁列构造
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单层采动诱发长壁开采水平岩层开裂、冒落过程模拟——基于连续-非连续方法 被引量：9
11
作者 王学滨 郭翔 +1 位作者 芦伟男 齐大雷 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-6,共6页
提出了一种适于模拟准脆性材料（岩石、混凝土等）变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续方法。开展了单层采动诱发长壁开采水平岩层开裂、冒落过程的数值模拟研究。研究发现,在工作面推进过程中,顶板不断离层和开裂,开裂后岩块不... 提出了一种适于模拟准脆性材料（岩石、混凝土等）变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续方法。开展了单层采动诱发长壁开采水平岩层开裂、冒落过程的数值模拟研究。研究发现,在工作面推进过程中,顶板不断离层和开裂,开裂后岩块不断冒落,采空区和工作面上方的垂直应力低值区呈梯形,其尺寸不断增加,直至稳定;在垂直应力梯形低值区两个腰的位置及其顶部一定范围内,裂隙较为发育,垂直应力梯形低值区其余位置的裂隙被重新压实;在梯形低值区两个腰的位置,开裂后岩块倾斜排列,形如砌体;如果将每次工作面推进长度及每两次开采间隔的时步数目均翻番,则顶板冒落变晚,垂直应力梯形低值区的对称性变好,该差异根源于非线性动力学系统对于加/卸载历史的依赖性。在目前的模拟中,未考虑剪裂和液压支架的作用。 展开更多
关键词 采动 岩层 开裂 冒落 连续-非连续方法 顶板 长壁开采
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断层黏滑失稳过程声-电信号响应特征研究
12
作者 赵扬锋 丁玲 +2 位作者 王学滨 樊艺 荆刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期973-990,共18页
为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。... 为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。结果表明:(1)侧压和断层倾角改变了断层的黏滑特征,进而影响了感应电荷量和声发射事件震级。侧压越大,间黏滑和黏滑失稳阶段的电荷量占比以及电荷累积速度越大。相较于56º断层,45º断层黏滑失稳时基于振幅的统计指标b值更小,大尺度破裂占比更大。(2)声-电信号幅值的分形特征可以反映断层面黏滑错动释放能量的差异。声-电信号频域的阶段性响应特点可有效辨识实验室尺度下断层黏滑失稳的演化过程,可以将声-电信号主频幅值急剧提高作为断层黏滑失稳前兆特征之一。临近断层黏滑失稳时声发射和电荷感应参量(能量、分形维数、频谱幅值)均呈现明显的“突增”特性。(3)声-电信号能量突增与黏滑应力降之间具有较好的对应性,但并不完全同步。断层黏滑失稳时,声发射会先于电荷感应产生高幅值信号。仅采用单一声发射或电荷感应信号来预警有可能造成信息漏报、误报,需结合声发射和电荷感应信号特征以实现声-电二元信号的相互补充与验证。 展开更多
关键词 斜交断层 黏滑 声发射 电荷感应 时频特征
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拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合方法及准脆性材料拉伸试验模拟 被引量：7
13
作者 王学滨 白雪元 +1 位作者 祝铭泽 芦伟男 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1367-1373,I0008,共8页
利用自主开发的拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合的连续-非连续方法,模拟了拉伸位移控制加载条件下正方形岩样的变形-开裂过程,推导了位移控制加载条件下矩形岩样的载荷-位移曲线峰后斜率的解析式,其依赖于岩样的几何尺寸和力学参数(弹性... 利用自主开发的拉格朗日元与虚拟裂缝模型耦合的连续-非连续方法,模拟了拉伸位移控制加载条件下正方形岩样的变形-开裂过程,推导了位移控制加载条件下矩形岩样的载荷-位移曲线峰后斜率的解析式,其依赖于岩样的几何尺寸和力学参数(弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂能),还模拟了压缩位移控制加载条件下巴西圆盘岩样的变形-开裂过程。结果表明:对于正方形岩样,随着加载的进行,最大主应力分布较为均匀,呈先上升后下降趋势,直至真实裂缝出现;岩样端部的载荷、允许开裂位置上节点的法向力和法向张开度随时间或时步数目的演变规律均呈现3个相对应的阶段;不同网格尺寸的结果基本不具有网格依赖性。对于圆盘岩样,无论网格疏密,裂缝带均由圆盘中心向圆盘两端扩展,直至贯穿圆盘;随着单元数目的增加,裂缝带宽度有减小趋势;网格疏密对计算得到的抗拉强度几乎没有影响。 展开更多
关键词 单轴拉伸 巴西圆盘 开裂过程 网格依赖性 载荷-位移曲线 最大主应力 节点分离
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内摩擦角对逐步开挖拱形巷道围岩分区破裂化的影响 被引量：6
14
作者 王学滨 田锋 +2 位作者 马冰 张智慧 潘一山 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2030-2038,共9页
巷道围岩分区破裂化(或分区破碎化、分区碎裂化)是指在深部开挖巷道时围岩交替呈现破裂区和未破裂区的现象,该现象与对围岩破坏的传统认识不同。正确认识不同强度围岩分区破裂化的发育程度,可为其治理及应用奠定基础。巷道掘进会引起掘... 巷道围岩分区破裂化(或分区破碎化、分区碎裂化)是指在深部开挖巷道时围岩交替呈现破裂区和未破裂区的现象,该现象与对围岩破坏的传统认识不同。正确认识不同强度围岩分区破裂化的发育程度,可为其治理及应用奠定基础。巷道掘进会引起掘进工作面附近岩石涌向巷道,这将导致掘进工作面附近垂直于巷道轴线平面的应力状态并非平面应变,而是三维状态。采用以FLAC3D应变软化模型为基础发展的非均质应变软化模型(通过引入Weibull分布函数实现),研究了内摩擦角对逐步开挖拱形巷道围岩分区破裂化的影响,考察了围岩中剪切应变增量、最小主应力及最大主应力在巷道即将贯穿模型时的分布规律。研究发现:①内摩擦角越小,围岩的破坏越严重,剪切带的发育越充分,分区破裂化越明显;②并非围岩的破坏就会导致分区破裂化,围岩破坏到一定程度后,才会出现分区破裂化;③分区破裂化的机理为:在载荷及开挖作用下,在过巷道轴线的平面上,随机分布的缺陷发展成(共轭)剪切带,从而在垂直于巷道轴线的平面上,形成多个相间隔的圆环形的破坏区。本文过巷道轴线平面上的结果与室内实验结果在定性上一致。根据本文的研究,在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化不同,这意味着不必选择统一的巷道支护参数,例如,在分区破裂化显著的部位,延长锚杆的长度,反之则不然。 展开更多
关键词 分区破裂化 内摩擦角 巷道 围岩 剪切应变
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巷道围岩卸荷应力波传播及垮塌过程模拟 被引量：6
15
作者 王学滨 马冰 +1 位作者 潘一山 郭翔 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1259-1266,共8页
采用提出的连续-非连续介质方法,对逐步卸荷条件下圆形巷道围岩中应力波传播、压缩位移控制加载条件下圆形及矩形巷道围岩的变形-开裂-垮塌过程进行了模拟.通过将逐步卸荷条件下圆形巷道围岩的径向及环向应力的数值解和解析解进行对比,... 采用提出的连续-非连续介质方法,对逐步卸荷条件下圆形巷道围岩中应力波传播、压缩位移控制加载条件下圆形及矩形巷道围岩的变形-开裂-垮塌过程进行了模拟.通过将逐步卸荷条件下圆形巷道围岩的径向及环向应力的数值解和解析解进行对比,验证了本文方法连续介质部分的正确性;研究了卸荷时间及局部自适应阻尼系数对卸荷过程的影响;给出了巷道围岩中应力波传播过程及其变形-开裂-垮塌过程.计算结果表明,卸荷过程越短,围岩的动力响应越明显,围岩达到平衡状态越慢;局部自适应阻尼系数越大,围岩能量消耗越快,越有利于围岩的快速平衡,但越不利于应力波在围岩中传播;当加载的位移达到一定值时,围岩开裂,一些单元从巷道表面脱离,顶板冒落,底板底鼓,随后,许多单元被挤入或落入巷道内,最终导致围岩垮塌. 展开更多
关键词 连续-非连续介质方法 巷道围岩 逐步卸荷 应力波 压缩位移控制加载 裂纹
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正、逆断层下盘开采断层及其附近煤层应力时空分布的数值模拟 被引量：7
16
作者 王学滨 郭长升 邓超群 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2020年第5期1993-2000,共8页
研究采动条件下断层及其附近煤层应力的时空分布规律对于矿震和断层冲击矿压的机理分析及预防具有重要意义.针对兖矿集团济三煤矿6303工作面,建立了正断层下盘开采的FLAC3D数值模型,并建立了相应的逆断层下盘开采的数值模型以进行对比.... 研究采动条件下断层及其附近煤层应力的时空分布规律对于矿震和断层冲击矿压的机理分析及预防具有重要意义.针对兖矿集团济三煤矿6303工作面,建立了正断层下盘开采的FLAC3D数值模型,并建立了相应的逆断层下盘开采的数值模型以进行对比.通过计算分别获得了正、逆断层下盘开采断层及其附近煤层应力的时空分布规律.得到了下列结果.对于逆断层下盘开采,松动区的范围最大约为127 m,最小约为21 m.根据松动区切应力上升会增加断层滑动危险的认识,当工作面煤壁距断层的水平距离分别为100 m、60 m、40 m和10 m时,处于滑动危险增加的测点通常位于松动区两端.对于正断层下盘开采,松动区的范围最大约为113 m,最小约为64 m,处于滑动危险增加的测点通常位于松动区前端.对于逆断层下盘开采,断层不容易滑动,断层附近积累的能量越来越高,发生断层冲击矿压的危险性较高.对于正断层下盘开采,断层更容易滑动,正断层附近不会积累较高的能量,发生断层冲击矿压的危险性较低.可通过考察断层附近煤层的应力差来评价断层阻隔效应强弱.对于正、逆断层下盘开采,当工作面煤壁距断层的水平距离相同时,断层对垂直应力的阻隔效应最强,对水平和切应力的阻隔效应较弱. 展开更多
关键词 数值模拟 断层滑动危险 松动区 压紧区 断层阻隔效应 逆断层 能量
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基于局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的剪切带应变测量 被引量：5
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作者 王学滨 侯文腾 +2 位作者 董伟 杨梅 曹思雯 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期655-661,共7页
采用局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法测量了虚拟剪切带的应变,并将测量结果与中心差分方法的结果和理论解进行了对比,主要研究了计算窗口尺寸和子区尺寸的影响。研究发现:当子区尺寸较小且应变计算窗口尺寸较大时,局部位移场最... 采用局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法测量了虚拟剪切带的应变,并将测量结果与中心差分方法的结果和理论解进行了对比,主要研究了计算窗口尺寸和子区尺寸的影响。研究发现:当子区尺寸较小且应变计算窗口尺寸较大时,局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的测量结果接近于理论解;对于测量单轴压缩条件下低液限黏土试样破坏过程中的应变场,局部位移场最小二乘拟合方法的测量结果比中心差分方法测量结果更准确,有助于对剪切带应变的准确测量。 展开更多
关键词 计量学 剪切带 应变 最小二乘拟合 数字图像相关方法 黏土 梯度塑性理论
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单轴压缩土样剪切带上主应变轴偏转角的分布及规律统计 被引量：6
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作者 王学滨 冯威武 +1 位作者 杜亚志 侯文腾 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期853-860,共8页
根据土样纵向应变较高时最大剪切应变场中清晰剪切带所处位置沿剪切带方向布置平直测线,获得6条测线上从剪切带萌生至微裂纹刚出现过程中主应变轴偏转角的分布及演变规律,并对其进行了统计。研究发现：当微裂纹刚出现时,测线上主应变轴... 根据土样纵向应变较高时最大剪切应变场中清晰剪切带所处位置沿剪切带方向布置平直测线,获得6条测线上从剪切带萌生至微裂纹刚出现过程中主应变轴偏转角的分布及演变规律,并对其进行了统计。研究发现：当微裂纹刚出现时,测线上主应变轴偏转角的高峰和低谷对应于2条共轭剪切带的交汇处附近或剪切带上最大剪切应变的局部高值区附近;在土样中部,剪切带上主应变轴偏转角主要分布在-5°-5°;随着纵向应变的增加,剪切带上主应变轴偏转角的标准差先降低,后趋于稳定;对于发生顺时针剪切的剪切带,主应变轴偏转角的均值主要为负值,而对于发生逆时针剪切的剪切带,主应变轴偏转角的均值以正值为主。 展开更多
关键词 土样 剪切带 主应变轴 标准差 单轴压缩
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冲击载荷下叠合岩层巷道围岩的应力演化数值模拟研究——基于岩层运动并行计算系统StrataKing
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作者 岑子豪 王学滨 +1 位作者 薛承宇 张钦杰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期59-67,共9页
煤系地层属于典型的层状沉积岩层,这在传统连续介质模型中不能被较好反映。为了探究冲击载荷下叠合岩层巷道围岩的应力演化规律,采用以拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法为基础发展的岩层运动并行计算系统StrataKing,基于理想化模... 煤系地层属于典型的层状沉积岩层,这在传统连续介质模型中不能被较好反映。为了探究冲击载荷下叠合岩层巷道围岩的应力演化规律,采用以拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法为基础发展的岩层运动并行计算系统StrataKing,基于理想化模型分析了巷道上表面附近应力波的叠加。阐明了应力波叠加导致顶板开裂机理,并且探讨了冲击载荷幅值的影响规律。研究发现:在原始压应力波传至巷道上表面附近测点后,该测点的最大主应力刚开始呈下降-上升-下降的变化趋势,这是由原始压、拉应力波不同时刻的叠加不同导致的;由于次级应力波的波长较原始应力波的小,次级压、拉应力波的单独作用更明显,它们的叠加使巷道上表面附近测点能产生更低和更高的最大主应力,甚至导致顶板开裂;冲击载荷幅值越大,近似阶梯增长阶段中拉裂纹平均发展速度越快,巷道围岩最终开裂范围越大,巷道围岩平衡越困难。 展开更多
关键词 StrataKing 冲击载荷 巷道围岩 叠合岩层 应力演化 应力波叠加
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基于一阶及二阶DIC方法的常应变剪切带的测量误差分析 被引量：6
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作者 杜亚志 王学滨 +2 位作者 董伟 冯威武 侯文腾 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期66-71,共6页
制作了水平和倾斜的常应变剪切带,使用数字图像相关方法(DIC)对剪切带内、外的位移场和应变场进行了测量,分析了形函数、子区尺寸及测点间距对测量结果的影响。结果表明:在剪切带边界附近,一阶或二阶DIC方法的位移误差限均较大,这是因... 制作了水平和倾斜的常应变剪切带,使用数字图像相关方法(DIC)对剪切带内、外的位移场和应变场进行了测量,分析了形函数、子区尺寸及测点间距对测量结果的影响。结果表明:在剪切带边界附近,一阶或二阶DIC方法的位移误差限均较大,这是因为这些区域的子区覆盖了一部分剪切带;子区尺寸越大,或测点距离剪切带边界越近,位移误差限越大;一般对于剪切带边界附近测点,二阶DIC方法比一阶DIC方法的位移误差限小;随着测点间距的增加,一阶或二阶DIC方法的剪切带的法向剪应变坐标曲线由陡峭变得平缓,剪切带宽度逐渐增加。 展开更多
关键词 计量学 剪切带 数字图像相关方法 形函数 测量误差
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