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耦合岩石图像与锤击音频的岩性分类智能识别分析方法 认领
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作者 李明超 符家科 +1 位作者 张野 刘承照 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期996-1004,共9页
在野外地质勘探过程中,地质工程师一般通过岩石表面纹理、颜色和敲击岩石音频等信息,对岩性分类进行初步判断。基于专家经验和智能模式,提出一种耦合岩石图像与锤击音频的岩性分类深度学习与智能识别分析方法。该方法基于所采集的不同... 在野外地质勘探过程中,地质工程师一般通过岩石表面纹理、颜色和敲击岩石音频等信息,对岩性分类进行初步判断。基于专家经验和智能模式,提出一种耦合岩石图像与锤击音频的岩性分类深度学习与智能识别分析方法。该方法基于所采集的不同类别岩石图像和锤击音频数据,首先采用基于Inception-V3的迁移学习方法,对所采集的6类岩石图像进行深度学习与训练;然后利用回弹仪测定岩石强度,通过"阈值法"得到锤击音频片段,以回弹指数的平均值作为岩石强度值,建立波形和强度的SVM(support vector machine)回归模型,实现岩石表面强度预测;最后耦合岩石图像识别模型与岩石音频强度回归模型进行岩性分类智能识别,岩石种类识别准确率从83.5%(采用单纯的图像识别)提高到90.5%。采用该耦合模型不仅能有效识别岩石岩性分类,还能初步给出岩石表面强度,为野外工程地质勘察提供了新的辅助手段,有利于提高初期野外勘探的工作效率。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石岩性 智能识别 岩石图像 岩石锤击音频 深度学习 迁移学习 强度SVM回归
地下工程围岩数字钻探测试系统研发与应用 认领
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作者 王琦 高红科 +2 位作者 蒋振华 李术才 江贝 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期301-310,共10页
岩体力学参数与结构特征是地下工程稳定性分析的基础,围岩参数的实时获取对支护设计至关重要。地下工程建设常面临高应力、极软岩等复杂地质条件,导致围岩松散破碎,锚注支护是破碎围岩控制的有效方法,注浆前后破碎围岩体的力学性能是锚... 岩体力学参数与结构特征是地下工程稳定性分析的基础,围岩参数的实时获取对支护设计至关重要。地下工程建设常面临高应力、极软岩等复杂地质条件,导致围岩松散破碎,锚注支护是破碎围岩控制的有效方法,注浆前后破碎围岩体的力学性能是锚注参数设计的基本依据。数字钻探测试技术为实现围岩参数实时获取与锚注效果定量评价提供了新的手段。在前期岩体力学随钻理论研究、多功能真三轴岩体钻探测试系统(室内TRD系统)自主研制与大量室内试验的基础上,研发了本安型地下工程围岩数字钻探测试系统(现场SDT系统),基于该系统开展了完整岩石层、破碎岩体层和注浆岩体层等不同组合条件下分层岩体的数字钻探试验,结果显示:(1)现场SDT系统控制和监测性能良好,与室内TRD系统匹配程度高;(2)随钻参数在岩层界面处响应明显,基于现场SDT系统测试的岩体等效单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角与室内岩石力学测试结果的平均差值率均小于15%;(3)基于现场SDT系统测试的注浆后破碎岩层等效单轴抗压强度为注浆前的3.5倍。现场SDT系统可有效实现岩层界面准确识别、岩体等效力学参数实时测试和破碎岩体注浆效果定量评价。 展开更多
关键词 岩石力学 数字钻探 测试系统 岩体参数 破碎围岩 注浆评价
围岩承载层分层演化规律及“层-双拱”承载结构强度分析 认领
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作者 李英明 赵呈星 +2 位作者 刘增辉 孟祥瑞 彭瑞 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期217-227,共11页
以信湖煤矿典型深部软岩巷道为工程背景,依据巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化,按照深部软岩巷道四线段全应力-应变曲线划分围岩次生承载结构为"流动层-塑性软化层-塑性硬化层-弹性层"耦合承载层,塑性软化层、塑性硬化层... 以信湖煤矿典型深部软岩巷道为工程背景,依据巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化,按照深部软岩巷道四线段全应力-应变曲线划分围岩次生承载结构为"流动层-塑性软化层-塑性硬化层-弹性层"耦合承载层,塑性软化层、塑性硬化层组成塑性承载区。并根据巷道围岩承载层划分提出动态补强支护方案:一次支护采用锚网喷支护,二次补强选取浅、深孔注浆锚杆锚索联合支护,结合支护方案特点提出"层-双拱"承载结构力学模型,在极限平衡条件下对"层-双拱"承载结构进行受力分析得到其极限承载强度解析式,工程计算得到信湖煤矿一水平回风石门经"层-双拱"承载结构支护后极限承载强度可达29.30 MPa,理论验证了支护方案的可靠性。同时,现场监测结果表明:回风石门在动态补强支护后巷道围岩变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,巷道能够保持长期稳定。 展开更多
关键词 岩石力学 深部软岩巷道 围岩应力 动态补强支护 工程实践 “层-双拱”承载结构
预制裂隙岩石单轴压缩声发射特征研究 认领
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作者 牛心刚 《工矿自动化》 北大核心 2020年第2期73-77,共5页
为了研究预制裂隙岩石失稳破坏过程中声发射特征,对预制不同倾角裂隙岩石进行了单轴压缩声发射试验,分析了预制裂隙岩石变形破坏特征及声发射信号变化规律。结果表明:随着预制裂隙倾角的减小,岩石试件的抗压强度逐渐降低,达到峰值应力... 为了研究预制裂隙岩石失稳破坏过程中声发射特征,对预制不同倾角裂隙岩石进行了单轴压缩声发射试验,分析了预制裂隙岩石变形破坏特征及声发射信号变化规律。结果表明:随着预制裂隙倾角的减小,岩石试件的抗压强度逐渐降低,达到峰值应力的时间逐渐缩短,破坏时的轴向应变逐渐减小,试件由拉伸劈裂破坏向剪切滑移破坏转变;随着预制裂隙倾角减小,试件首次出现声发射能量和振铃计数峰值的时间提前、所需加载的轴向应力减小;声发射累计振铃计数随加载时间的增加呈非线性上升趋势,且预制裂隙倾角越小,声发射累计振铃计数上升速率越快。 展开更多
关键词 煤炭开采 岩体动力灾害 岩石力学 预制裂隙岩石 裂隙倾角 声发射 单轴压缩
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双裂隙类砂岩冻胀断裂特征与强度损失研究 认领
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作者 李平 唐旭海 +1 位作者 刘泉声 罗攀登 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期115-125,共11页
寒区裂隙岩体受冻融作用的影响经常发生断裂破坏。为了研究岩桥倾角对裂隙岩体冻胀扩展过程、断裂破坏特征以及强度损失的影响机制,利用相似材料制备含不同岩桥倾角的双裂隙类砂岩试样,并开展一系列裂隙注水、不注水的冻融循环和单轴压... 寒区裂隙岩体受冻融作用的影响经常发生断裂破坏。为了研究岩桥倾角对裂隙岩体冻胀扩展过程、断裂破坏特征以及强度损失的影响机制,利用相似材料制备含不同岩桥倾角的双裂隙类砂岩试样,并开展一系列裂隙注水、不注水的冻融循环和单轴压缩试验,得到冻胀裂纹扩展特性及对类砂岩力学特性的影响规律。研究结果表明:(1)受裂隙冻胀力的驱使,冻胀裂纹不断扩展延伸,并伴随着"枝状"微裂纹的生长;(2)冻胀裂纹的外尖端主要沿着初始裂隙方向扩展,而内尖端受应力干扰作用会朝着另一条预制裂隙外尖端发生偏转,且岩桥倾角?越大,这种偏转效应越明显;(3)试样单轴压缩破坏模式容易受到冻胀裂纹的影响,当岩桥倾角β=90°~135°时,主要沿着冻胀裂纹方向发生剪切破坏,导致试样强度明显降低;而当β=180°时,冻胀裂纹不再是试样单轴压缩破坏的主要诱因,对其强度损失和断裂特征几乎没有影响。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 岩桥倾角 冻胀扩展 断裂特征 强度损失
深部岩石原位“五保”取芯构想与研究进展 认领
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作者 谢和平 高明忠 +5 位作者 张茹 陈领 刘涛 李存宝 李聪 何志强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期865-876,共12页
深部原位环境下岩体非线性行为更加凸显,现有岩石力学理论均是基于钻探获得的普通岩芯所测数据分析建立,忽略了不同深度原位环境(温度、渗透压力等)的影响,不再精准适用于深部资源开发。提出深部岩石原位保压、保温、保质、保光、保湿,... 深部原位环境下岩体非线性行为更加凸显,现有岩石力学理论均是基于钻探获得的普通岩芯所测数据分析建立,忽略了不同深度原位环境(温度、渗透压力等)的影响,不再精准适用于深部资源开发。提出深部岩石原位保压、保温、保质、保光、保湿,即"五保"取芯构想,形成深部岩石原位"五保"取芯的原理、技术和实施方案。基于牟合方盖几何原理,采用数值仿真与物理测试,研发了深部岩石原位自触发保压控制技术,关键部件保压取芯能力达到100 MPa;创新主动保温与被动保温相结合的新型深部岩石原位保温取芯技术,室内初步实现了温度-8.8℃~100.0℃的高精度保持;提出了交联固化密封膜原理与方法,A,B两液反应形成具有阻隔性能的高分子薄膜,在实验室初步实现岩芯的保质、保湿、保光。研究结果能够为研究不同深度原位环境下岩石物理力学差异性特征新规律、构建深部原位岩石力学新理论体系、提升深部资源获取能力以及探索地球深部新奥秘提供支撑。 展开更多
关键词 岩石力学 深部原位 保真岩芯 自触发保压技术 主动保温与被动保温技术 交联固化保质膜 深部原位岩石力学
基于3D-ILC超声场致脆性固体单内裂纹扩展规律研究 认领
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作者 王海军 郁舒阳 +3 位作者 李汉章 任然 汤雷 朱文炜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期938-948,共11页
为揭示超声场(UF)作用下脆性固体裂纹扩展贯通等特性演变,首次引入3D-ILC技术,开展含有内裂纹脆性固体的UF试验,揭示不同激励时长及不同超声功率下的裂纹扩展及试样破坏过程规律。通过分析断口特征揭示超声致裂物理机制,基于Paris疲劳... 为揭示超声场(UF)作用下脆性固体裂纹扩展贯通等特性演变,首次引入3D-ILC技术,开展含有内裂纹脆性固体的UF试验,揭示不同激励时长及不同超声功率下的裂纹扩展及试样破坏过程规律。通过分析断口特征揭示超声致裂物理机制,基于Paris疲劳理论开展数值模拟,得到不同超声参数下的内裂纹扩展路径,并与试验结果对比验证。结果表明:(1)3D-ILC有效性得到了证明,为UF的研究提供了一个有力工具。(2)UF下裂纹沿尖端方向扩展,断口存在贝纹线特征,局部存在粉末,判断UF物理机制包含超高周/高周疲劳断裂、裂纹面摩擦、温度荷载。(3)超声波对固体作用集中在原预制裂纹面,完整区域未出现损伤,可认为超声作用具备高度的"裂纹敏感性"。(4)裂纹扩展程度与超声作用时间、超声功率成正相关。(5)利用Paris疲劳模型开展UF数值模拟,裂纹扩展程度与荷载幅值和循环周次成正比,裂纹扩展路径与试验一致。3D-ILC的引入为UF的试验规律、物理机制研究提供了全新的手段,数值模拟方法得到了UF下裂纹扩展路径,与传统上以应力–应变、塑性区等目标的分析方法相比,是一个很好的补充。 展开更多
关键词 岩石力学 类岩石 3D-ILC 超声疲劳 三维内裂纹 断裂力学 超高周疲劳
基于分数阶热弹塑性理论的软岩力学特性描述 认领
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作者 李海潮 马博 +1 位作者 张升 盛岱超 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1311-1320,共10页
软岩具有复杂的热力学行为,可能同时存在热增强和热减弱效应,即软岩的强度会随着温度升高增大或减小。为了描述软岩的力学特性,将其视作重超固结黏土,并假定其前期固结应力近似的等于单轴抗剪强度。基于分数阶热弹塑性理论,建立考虑温... 软岩具有复杂的热力学行为,可能同时存在热增强和热减弱效应,即软岩的强度会随着温度升高增大或减小。为了描述软岩的力学特性,将其视作重超固结黏土,并假定其前期固结应力近似的等于单轴抗剪强度。基于分数阶热弹塑性理论,建立考虑温度影响的软岩分数阶下加载面模型,该模型能够在不引入塑性势函数的情况下统一描述相关联和非相关的流动法则。模型计算结果表明,软岩的热增强和热减弱效应与软岩的塑性流动方向和加载方向之间的夹角密切相关。在三轴压缩不排水试验过程中,采用非关联的流动法则会导致软岩的应力路径越过其临界状态线并最终达到临界状态,此时软岩的不排水剪切强度会随着温度的升高而逐渐上升;反之,则将观察到热减弱现象。此外,由于软岩的前期固结应力会随着温度的升高而减小,在p-q平面其初始下加载面可能会位于温度加载面外部,此时超固结比OCR将小于1。给出的模型能够合理地描述常温下太古石的三轴压缩排水试验结果,分析结果表明,软岩的应力-应变曲线具有应变硬化和软化特点,同时伴随着剪缩和剪胀现象的发生;针对不同温度下Ohya软岩的三轴压缩排水试验计算结果表明,随着温度的升高,软岩将逐渐由脆性破坏转变为延性破坏,其最终剪胀量也会随之减小。相比较修正剑桥模型,本文模型仅额外的引入了线膨胀系数aT和与软岩剪胀特性相关的模型参数m,两者具有明确的物理意义,可以通过常规的室内试验结果加以确定。 展开更多
关键词 岩石力学 分数阶微分 软岩 连续方程
砂岩拉剪强度和破裂特征试验研究及数值模拟 认领
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作者 岑夺丰 刘超 黄达 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1333-1342,共10页
岩石高边坡和地下工程开挖等易诱发岩体拉剪破坏灾害。设计一种可在伺服控制压剪试验机上使用的岩石拉剪装置,该装置可保证荷载和位移控制精度,利用其开展砂岩单轴拉伸、拉剪和压剪试验。砂岩拉剪强度包络呈非线性,在全法向应力区的强... 岩石高边坡和地下工程开挖等易诱发岩体拉剪破坏灾害。设计一种可在伺服控制压剪试验机上使用的岩石拉剪装置,该装置可保证荷载和位移控制精度,利用其开展砂岩单轴拉伸、拉剪和压剪试验。砂岩拉剪强度包络呈非线性,在全法向应力区的强度包络可用Hoek-Brown准则描述。针对常规PFC平行黏结Mohr-Coulomb强度准则无法有效模拟岩石非线性强度包络,基于砂岩试验结果建立平行黏结Hoek-Brown强度准则并通过简单转换方法编入PFC程序,方便有效地模拟砂岩拉剪强度和破裂特征及细观力学机制。拉剪情况下破裂面裂纹相对较细,更具张性,而压剪情况下微裂纹数量相对较多,损伤更强烈。随着法向应力sn增加,破裂面张性减弱而剪性增强,但因剪切膨胀原因,较小法向应力的压剪情况下破裂面仍以拉剪裂纹为主。根据数值模拟结果,可将拉剪和压剪应力状态下岩石的损伤演化过程大致分为弹性变形、稳定破裂发展、不稳定破裂发展和整体破裂4个阶段。sn较大时弹性变形阶段和不稳定破裂发展阶段相对较长,峰前塑性变形较多,拉剪情况下更具弹脆性。 展开更多
关键词 岩石力学 拉剪强度 强度准则 岩石破裂 颗粒流模拟
张开穿透型单裂隙硬岩特征强度试验研究 认领
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作者 杨超 陈燕华 +1 位作者 胡章新 郭哲 《三峡大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2020年第1期42-46,共5页
为研究岩体的特征强度随裂隙角度的变化规律,以制备的裂隙砂岩试样为对象,开展了单轴压缩试验.试验结果表明:裂隙试样的特征强度随裂隙角度的增大基本呈“U”形的变化规律,其值在α=30°时最小,且当α从30°增加至90°时的... 为研究岩体的特征强度随裂隙角度的变化规律,以制备的裂隙砂岩试样为对象,开展了单轴压缩试验.试验结果表明:裂隙试样的特征强度随裂隙角度的增大基本呈“U”形的变化规律,其值在α=30°时最小,且当α从30°增加至90°时的增大幅度大于α从0°至30°时的减小幅度.各特征强度与对应峰值应力比值随裂隙角度变化不大,且均大于完整试样对应比值.表明当宏观裂隙存在时,试样裂纹闭合阶段占整个应力-应变阶段的比例增大;而一旦进入扩容阶段,将较完整试样更快达到峰值强度而破坏.0~20°的试样是从裂隙面中间而非在裂隙尖端出现拉裂纹开始起裂,这是因为当倾角α较小时,裂隙面上的拉应力较大从而导致裂纹在裂隙中间起裂,因而试验得到的强度值与最大周向应力理论计算值有所区别. 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 特征强度 单轴压缩试验
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断续节理岩体声学力学特性试验研究 认领
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作者 赵修成 赵晓彦 郭佳奇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1408-1419,共12页
断续节理对岩体强度的影响及其评价方法一直是岩体力学领域研究的热点和难点。采用石膏制作含有不同节理倾角、密度及连通率组合的断续节理岩体试样,共计45组,每组试样先后开展超声波波速测试和单轴压缩试验,分析试样力学参数和声学参... 断续节理对岩体强度的影响及其评价方法一直是岩体力学领域研究的热点和难点。采用石膏制作含有不同节理倾角、密度及连通率组合的断续节理岩体试样,共计45组,每组试样先后开展超声波波速测试和单轴压缩试验,分析试样力学参数和声学参数间的关联特性,探索节理分布特征对岩体破坏模式及单轴抗压强度的影响,最终提出断续节理岩体单轴抗压强度的取值方法。结果表明,纵波波速与节理连通率呈正相关,随节理倾角增大近似"V"型先减后增;单轴抗压强度和弹性模量随节理连通率的增大而增大;单轴抗压强度随节理倾角的增大近似"U"型先减后增;总结提出了断续节理岩体的4种破坏模式,并认为节理与加载方向成45°夹角时最易破坏;最终提出了基于岩体及岩石纵波波速、岩石内摩擦角、节理倾角的岩体单轴抗压强度与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系。 展开更多
关键词 岩石力学 断续节理岩体 声波波速 单轴抗压强度
岩石结构面形貌分级方法及两级粗糙特性研究 认领
12
作者 黄曼 洪陈杰 +2 位作者 杜时贵 罗战友 张国柱 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1153-1164,共12页
岩石结构面三维形貌是影响剪切力学特性的主要因素,针对不同采样间距下结构面形貌的变化特征,提出基于界限采样间距的形貌分级方法,获取表面宏观起伏分量和微凸体的两级粗糙参数,进一步研究4种天然岩石结构面两级粗糙参数的尺寸效应和... 岩石结构面三维形貌是影响剪切力学特性的主要因素,针对不同采样间距下结构面形貌的变化特征,提出基于界限采样间距的形貌分级方法,获取表面宏观起伏分量和微凸体的两级粗糙参数,进一步研究4种天然岩石结构面两级粗糙参数的尺寸效应和间距效应特性。结果表明:小采样间距下结构面总粗糙参数与二级粗糙参数相近,大采样间距下结构面总粗糙参数与一级粗糙参数相近,验证了利用采样间距进行结构面形貌分级的可行性;一级粗糙参数存在较明显的负尺寸效应,二级粗糙参数尺寸效应不明显,体现了结构面粗糙度尺寸效应主要由一级粗糙参数反映。通过两级粗糙参数的几何机制分析表明,宏观起伏分量较微凸体具有的大起伏波长是造成两级粗糙参数存在尺寸效应与间距效应的关键因素;通过模型剪切试验的力学分析发现,两级形貌在剪切过程中的不同阶段粗糙值贡献不同,结构面抗剪强度研究应综合考虑不同尺度下的两级粗糙特征。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石结构面 两级粗糙参数 界限采样间距 尺寸效应 间距效应
高速铁路红层软岩路基时效上拱变形机制研究 认领
13
作者 钟志彬 李安洪 +4 位作者 邓荣贵 吴沛沛 王科 陈明浩 付支黔 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期327-340,共14页
红层软岩地区高速铁路路基在运营期出现持续上拱变形,已成为当前阻碍我国高速铁路发展的又一关键因素,为揭示引起红层软岩地基时效性上拱变形机制,以西南地区某典型红层软岩深挖路堑路基上拱变形病害工点为依托,在现场工程地质与水文地... 红层软岩地区高速铁路路基在运营期出现持续上拱变形,已成为当前阻碍我国高速铁路发展的又一关键因素,为揭示引起红层软岩地基时效性上拱变形机制,以西南地区某典型红层软岩深挖路堑路基上拱变形病害工点为依托,在现场工程地质与水文地质调查分析的基础上,结合基底地应力测试、红层软岩的吸水膨胀性试验和不同水理条件下的蠕变性试验结果,从地基岩体赋存的水、力环境、红层泥岩的时效性膨胀特性和水-力耦合蠕变特性角度,建立红层软岩地基分层变形机制模型,并系统分析地基短期、中期和长期上拱变形机制和特征。研究成果表明:(1)上拱区段属红层泥岩夹薄层砂岩的近水平地层结构,开挖法向卸荷引起浅层岩体微观裂隙松弛而视显,深层岩体仍为完整,地基岩体水平切向应力显著增大导致路基变形具有明显的结构效应;(2)侧向约束轴向自由下,红层泥岩吸水的时效性变形特征与其岩性及结构特征有关;(3)红层泥岩在低应力状态下即表现出典型的三阶段蠕变变形特征,且轴向应力越小,蠕变应变比越大;(4)水-力耦合作用下红层泥岩蠕变特性更为显著,大量级卸荷情况下上拱蠕变显著增大,蠕变稳定持续时间增长;水汽-力耦合作用下仍会出现显著的蠕变变形,蠕变稳定持续时间更长,总蠕变应变相对减小;(5)根据不同层位岩体的变形机制,将红层软岩地基划分为大气影响层(C1)、水汽-力耦合变形层(C2)、水-力耦合变形层(C3)和水-力耦合封闭层(C4)。路基短期变形主要由C1层岩体引起、中期变形由C3和C4层岩体引起、长期变形由C2层岩体引起。研究成果可为红层软岩地区高速铁路路基时效性上拱变形风险评估、预测及工程控制措施的设计提供理论支撑或参考。 展开更多
关键词 岩石力学 高速铁路 红层软岩路基 上拱变形 地应力 膨胀 水-力耦合蠕变 分层变形模型
岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测技术——以乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道为例 认领
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作者 刘成禹 李红军 +2 位作者 余世为 范佐洪 林炜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期349-358,共10页
地下洞室施工期间的岩爆预测对保证施工人员安全,合理安排施工进度具有重要意义。提出一种岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测方法,实施过程中先通过开挖面及其附近岩体结构的观察,初步判断可不可能发生岩爆,然后对初步判断可... 地下洞室施工期间的岩爆预测对保证施工人员安全,合理安排施工进度具有重要意义。提出一种岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测方法,实施过程中先通过开挖面及其附近岩体结构的观察,初步判断可不可能发生岩爆,然后对初步判断可能发生岩爆的部位采用便携式电磁辐射仪进行监测,通过电磁辐射能量及脉冲的变化进一步预测会不会发生岩爆及岩爆的强度。该方法综合考虑了岩爆发生的岩体结构条件和岩爆孕育过程中的能量转换及岩体微破裂频次,具有易于现场技术人员掌握、测试方便等优点,实践证明是地下洞室施工期间岩爆预测的可行方法。结合"中亚第一长隧"--乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道,系统介绍了岩体结构分析与电磁辐射监测相结合的岩爆预测方法中涉及的岩爆发生的岩体结构条件、电磁辐射重点监测部位及监测方法、岩爆的电磁辐射判释指标及基准值等主要内容。 展开更多
关键词 岩石力学 岩爆 预测 岩体结构 电磁辐射 能量 脉冲
岩石破裂过程声发射动态显示虚拟现实实验教学系统 认领
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作者 张春明 杨天鸿 《微型电脑应用》 2020年第7期4-7,共4页
利用虚拟现实技术将单轴压缩实验采集的应力应变实验数据和声发射系统采集的声发射信息,与岩石试件的三维模型和岩石破裂面的宏观信息全部集成到同一虚拟场景中,不但可以为学生提供观察各种实验数据的一种可视化手段,而且可以对岩石破... 利用虚拟现实技术将单轴压缩实验采集的应力应变实验数据和声发射系统采集的声发射信息,与岩石试件的三维模型和岩石破裂面的宏观信息全部集成到同一虚拟场景中,不但可以为学生提供观察各种实验数据的一种可视化手段,而且可以对岩石破裂过程中的声发射事件进行形象直观的动态模拟显示。这将有助于加深学生对岩石破裂实验的理解,对岩石力学课程的教与学具有非常重要的意义。 展开更多
关键词 岩石力学 声发射 岩石破裂 动态模拟 虚拟现实
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岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化模型及试验分析 认领
16
作者 申艳军 魏欣 +4 位作者 杨更社 王永志 贾海梁 张欢 张慧梅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期480-490,共11页
首先从"地质体-工程体"二元介质材料界面黏结机制出发,探究影响岩石-混凝土界面黏结性能的控制性指标,并构建二元体介质界面黏结强度理论表征;而后,通过内在认知冻融对界面黏结性能的劣化过程,提出岩石-混凝土界面黏结强度冻... 首先从"地质体-工程体"二元介质材料界面黏结机制出发,探究影响岩石-混凝土界面黏结性能的控制性指标,并构建二元体介质界面黏结强度理论表征;而后,通过内在认知冻融对界面黏结性能的劣化过程,提出岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化模型。为进一步验证模型准确性及评价效果,以花岗岩-混凝土二元体试样为对象,开展不同界面粗糙度(JRC)及循环次数的界面黏结性能剪切试验,试验结果较好验证了理论模型的可靠性。该模型综合考虑界面表观特征、混凝土C-S-H基团"树根桩"效应及冻融损伤劣化特征,为认知岩石-混凝土界面黏结强度冻融劣化提供了理论参考。此外,为深入认知界面黏结性能冻融劣化理论模型与实测值误差原因,围绕壁面强度分配系数、界面破坏形貌分析特征、NMR分层细观分析技术及界面黏附强度冻融劣化耦合特征予以进一步讨论,拓展了冻融诱发界面黏结性能劣化认知深度。研究成果可为评价冻融诱发岩石-混凝土界面黏结强度劣化提供理论及试验依据。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石-混凝土二元体 黏结强度 冻融循环 劣化机制 试验验证
岩体裂隙网络注浆模拟试验系统研制及应用 认领
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作者 刘滨 桑昊旻 +3 位作者 康永水 刘泉声 罗慈友 赵程 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期540-549,共10页
为研究浆液在岩体裂隙网络内的扩散迁移规律,研制了可视化裂隙恒压注浆试验系统。该系统由供压设备、恒压出浆设备、裂隙模拟设备以及监测设备组成,可根据试验要求设计特定岩体裂隙网络,模拟不同注浆压力、浆液黏度、裂隙开度等多种参... 为研究浆液在岩体裂隙网络内的扩散迁移规律,研制了可视化裂隙恒压注浆试验系统。该系统由供压设备、恒压出浆设备、裂隙模拟设备以及监测设备组成,可根据试验要求设计特定岩体裂隙网络,模拟不同注浆压力、浆液黏度、裂隙开度等多种参数影响下的浆液流动过程,并可研究裂隙岩体中浆液-水/气驱替作用机制。通过单一裂隙注浆理论与试验结果的对比,验证本试验系统的可靠性。基于此,进一步研究随机裂隙网络注浆扩散机制,结果表明:(1)裂隙内同一点压力随注浆压力的增大而增大,随裂隙开度的增大而减小,不随浆液黏度的变化而变化;(2)浆液在裂隙网络内由总流分散为支流后,压力显著下降,流速放缓,且各支流压力与流量分配系数受交叉(分叉)裂隙夹角影响较大。试验系统的研制及研究成果对岩体工程注浆具有一定指导价值。 展开更多
关键词 岩石力学 岩体裂隙 注浆 扩散迁移 模拟试验
保持加载下岩石变形记忆效应时效特征规律研究 认领
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作者 钟凌伟 王海军 +4 位作者 任旭华 汤雷 Ariel Hsieh 尹健民 李永松 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期228-238,共11页
作为岩石基本属性的变形记忆效应(deformation memory effect,DME)具有时效特性,加载保持时间(Tc)对岩石DME的影响是其时效特性之一。选用砂岩及2种花岗岩材料,开展不同Tc下的物理试验,对记忆信息形成精度及应变差幅值等进行分析,并基... 作为岩石基本属性的变形记忆效应(deformation memory effect,DME)具有时效特性,加载保持时间(Tc)对岩石DME的影响是其时效特性之一。选用砂岩及2种花岗岩材料,开展不同Tc下的物理试验,对记忆信息形成精度及应变差幅值等进行分析,并基于岩石内部多微结构面间的黏弹性摩擦滑动理论,采用岩石三元件构建基本记忆单元理论模型,进行不同Tc下DME力学理论研究,结果表明:(1)随Tc增加,2种花岗岩和砂岩的记忆信息形成精度明显提高,应变差幅值逐渐减小;(2)记忆理论模型的记忆信息形成精度和应变差幅值的变化规律和物理试验保持一致,即基于多微结构面的记忆理论模型能够描述不同Tc下的岩石DME宏观行为;(3)Tc增加到一定幅度时,记忆信息形成精度和应变差幅值趋于不变,并提出当应变差幅值稳定时,此时为最佳Tc。结论给出了保持加载下岩石DME时效特性变化规律,为岩石DME时效性研究提供了试验及理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石变形记忆效应 变形率变化法 时效性 加载保持时间 多微结构面 摩擦滑动
岩巷二阶二段掏槽破岩机制与试验研究 认领
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作者 张召冉 丁晨曦 +4 位作者 左进京 陈程 范军平 朱景滟 赵志伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期93-104,共12页
为研究二阶二段掏槽技术破岩机制和技术优势,应用数值模拟对比研究二阶二段掏槽和普通楔形掏槽的应力波传播、有效应力峰值和岩石破坏形式,开展实验室试验和现场试验分析2种掏槽技术的优劣。研究结果表明:2种掏槽技术均具有2次应力峰值... 为研究二阶二段掏槽技术破岩机制和技术优势,应用数值模拟对比研究二阶二段掏槽和普通楔形掏槽的应力波传播、有效应力峰值和岩石破坏形式,开展实验室试验和现场试验分析2种掏槽技术的优劣。研究结果表明:2种掏槽技术均具有2次应力峰值,但掏槽区炸药能量释放顺序不同,导致掏槽破岩机制存在明显差异。普通楔形掏槽一次应力峰值是掏槽孔爆破产生的,以"压缩"破岩为主,二次应力峰值由中心孔爆破形成,以"压缩"破坏槽腔底部岩石为主,并"抛掷"破碎的岩石;二阶二段掏槽一次应力峰值由中心孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,形成预裂区,二次应力峰值由掏槽孔爆破产生,以"压缩"破岩为主,辅以新自由面的"拉伸"破岩,形成压(碎)裂区和拉伸破坏区,与预裂区构成"三区"耦合破坏。模型试验和数值模拟均表明,普通楔形掏槽槽腔形状近似"喇叭口"状,破裂面与炮孔走向成30°,而二阶二段掏槽近似"棱台"状,破裂面与炮孔走向成0°;模型试验和工程实践表明,二阶二段掏槽技术在爆破进尺、炮孔利用率、大块率等指标方面明显优于普通楔形掏槽技术,具有良好的适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石巷道 爆破 二阶二段 数值模拟 掏槽
高地应力软岩隧道长、短锚杆联合支护技术研究 认领
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作者 刘宇鹏 夏才初 +2 位作者 吴福宝 徐晨 邓云纲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期105-114,共10页
基于考虑应变软化特性的深埋隧道弹塑性解,采用锚杆中性点理论,系统地分析高地应力软岩隧道短锚杆支护失效机制,并论证高地应力软岩隧道中对锚杆长度进行加长的必要性:一方面增大锚固段的围压以提高黏结强度,另一方面增大锚杆头部和尾... 基于考虑应变软化特性的深埋隧道弹塑性解,采用锚杆中性点理论,系统地分析高地应力软岩隧道短锚杆支护失效机制,并论证高地应力软岩隧道中对锚杆长度进行加长的必要性:一方面增大锚固段的围压以提高黏结强度,另一方面增大锚杆头部和尾部处的围岩位移差以提高锚杆对围压的锚固效用。将高密度支护模式的短锚杆等效为复合岩体,同时将长锚杆对围岩的锚固作用考虑为作用在隧道洞壁处的等效支护力,建立隧道长、短锚杆联合支护力学模型,考虑锚杆和围岩的相互作用,得到长、短锚杆联合支护后的围岩特征曲线。通过对比每延米隧道锚杆用量相同情况下,普通短锚杆支护和长、短锚杆联合支护状态下的围岩特征曲线,说明了长、短锚杆联合支护策略对高地应力软岩隧道变形控制的有效性。该长、短锚杆联合支护力学模型考虑了长锚杆与围岩的相互作用,为高地应力软岩隧道长锚杆支护长度的设计提供了一种计算方法。 展开更多
关键词 岩石力学 高地应力 软岩隧道 锚杆 长锚杆 失效机制
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