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随钻钻进参数优化下煤体原位应力响应特征解析

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煤田地质与勘探 2025年第2期53卷 213-222页

作者：张琨王珂任建喜冯上鑫常鹏博赵玉桃苗彦平胡俭西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西陕煤铜川矿业有限公司下石节煤矿陕西铜川727101 陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西神木719316 陕煤集团神木张家峁矿业有限公司陕西神木719316

【背景】井下煤体应力空间分布状况是影响矿井安全生产和采掘工艺优化的重要因素之一,实现煤体应力定量且超前的原位预测,对于精准调控井下应力场、划分冲击危险区域意义重大。【方法】利用自主研发的随钻监测系统,开展不同钻进工况条... 详细信息

【背景】井下煤体应力空间分布状况是影响矿井安全生产和采掘工艺优化的重要因素之一,实现煤体应力定量且超前的原位预测,对于精准调控井下应力场、划分冲击危险区域意义重大。【方法】利用自主研发的随钻监测系统,开展不同钻进工况条件下的煤岩钻孔室内试验,探究不同应力条件下钻进工况对钻进参数(扭矩、钻进位移)的作用规律,进而提出基于钻进参数的煤体应力测定方法,并开展了井下原位工程应用实践。【结果和结论】结果表明:(1)在钻进过程中,随钻监测系统可在干扰钻进工艺下实时监测钻进参数。钻进过程中钻进速度与钻压呈负相关关系,与扭矩呈正相关关系。(2)构建的钻进指标与煤体应力大小的函数关系拟合效果良好,拟合度达R^(2)=0.92。(3)井下原位工程验证发现,基于钻进参数煤体应力预测值和煤体应力实际值平均差异率小于10%,具有较好的一致性。该研究验证了基于钻进参数测定煤体应力的可靠性,也为实现煤体应力原位数字钻探技术提供了科学参考。

关键词：随钻测试钻进参数煤体原位应力响应特征

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冻融单裂隙大理岩单轴压缩破裂机理与疲劳本构模型研究

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安全与环境工程 2025年第1期32卷 171-178页

作者：任建喜王瑞雪焦金照张凡张琨西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,... 详细信息

为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,单裂隙大理岩的疲劳寿命对裂隙倾角的变化不敏感;在周期荷载作用下,大理岩预制裂隙端部产生的微裂纹充分发展,产生局部剪切破坏;细观机理表现为周期荷载振幅越小,大理岩内部微小裂纹的贯通连接现象越显著,岩样的破坏越彻底;通过引入冻融损伤变量,并用循环次数与频率换算代替蠕变时间,基于传统的西原蠕变模型,建立了周期荷载下冻融单裂隙大理岩单轴压缩疲劳本构模型。研究结果可为寒区裂隙岩体边坡稳定性评价及灾害防治提供参考。

关键词：冻融循环单裂隙大理岩周期荷载破坏规律本构模型

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地铁车站洞桩法双向开挖群洞力学效应研究

城市轨道交通研究 2025年第3期28卷 51-57页

作者：王招兵叱干向明张洋任建喜张亮张琨王蔓中建三局集团有限公司武汉430070 西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

[目的]洞桩法多导洞施工所引发的群洞效应及马头门在破洞施工过程中的力学特性,对暗挖车站的施工安全构成了严重威胁。因此,有必要开展地铁车站洞桩法双向开挖过程中群洞力学效应的研究。[方法]采用FLAC3D软件,构建了洞桩法导洞施工的... 详细信息

[目的]洞桩法多导洞施工所引发的群洞效应及马头门在破洞施工过程中的力学特性,对暗挖车站的施工安全构成了严重威胁。因此,有必要开展地铁车站洞桩法双向开挖过程中群洞力学效应的研究。[方法]采用FLAC3D软件,构建了洞桩法导洞施工的三维数值计算模型。通过该模型,分析了不同双向导洞施工顺序下,地面的变形规律及马头门的力学特性,并据此得出了最优的双向导洞施工顺序。[结果及结论]洞桩法双向导洞施工的群洞效应显著,且影响程度依次为:双向四导洞开挖>双向双导洞开挖>双向单导洞开挖。马头门在破洞后,其最大拉应力出现在拱底部位,而最大剪应力则发生在侧墙和拱脚。这两者的应力水平均呈现以下趋势:双向单导洞开挖<双向双导洞开挖<双向四导洞开挖。此外,马头门的最大剪应力随着开挖进尺的增加,呈现出跳跃式增大的趋势,并在施工后期逐渐趋于稳定。从改善马头门受力状态、确保破洞安全的角度来看,双向单导洞的施工顺序更为有利。

关键词：地铁车站洞桩法群洞效应数值模拟

单轴压缩岩石蠕变损伤扩展细观机理CT实时试验

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水利学报 2002年第1期33卷 10-15页

作者：任建喜西安科技学院上海交通大学上海200030

采用作者研制的CT (computerizedtomography)机专用三轴加载试验设备 ,完成了单轴压缩荷载作用下岩石蠕变细观损伤演化CT实时试验 .得到了岩石蠕变损伤演化全过程中从裂纹萌生、伸长、增宽、分叉、断裂到破坏等各个阶段清晰的CT图象 .... 详细信息

采用作者研制的CT (computerizedtomography)机专用三轴加载试验设备 ,完成了单轴压缩荷载作用下岩石蠕变细观损伤演化CT实时试验 .得到了岩石蠕变损伤演化全过程中从裂纹萌生、伸长、增宽、分叉、断裂到破坏等各个阶段清晰的CT图象 .从CT数和CT图象的变化规律出发 ,对岩石蠕变损伤三阶段的扩展细观机制进行了分析 ,完成了裂纹宽度、长度随时间发展的变化规律的定量研究 ,给出了岩石蠕变细观损伤演化的初步规律 .建议用CT数下降速度的概念来判断岩石蠕变损伤第 3阶段的门槛值 .试验结果表明 ,单轴压缩岩石蠕变CT试验的结果令人满意 ,CT机专用三轴加载设备的研制是成功的。

关键词：岩石蠕变细观损伤 CT实时试验损伤演化机理

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三轴压缩岩石损伤扩展细观机理及其本构模型

煤炭学报 2001年第6期26卷 578-583页

作者：任建喜上海交通大学建筑工程学院西安科技学院建筑工程系陕西西安710054

利用已研制成功的CT (ComputerizedTomography)机专用三轴加载实验设备 ,完成了三轴压缩荷载作用下岩石损伤演化CT实时细观实验 .确定了应力损伤阈值 ,对CT实验结果进行了定量分析 .从工程应用出发 ,给出了峰前分段岩石损伤演化方程及... 详细信息

利用已研制成功的CT (ComputerizedTomography)机专用三轴加载实验设备 ,完成了三轴压缩荷载作用下岩石损伤演化CT实时细观实验 .确定了应力损伤阈值 ,对CT实验结果进行了定量分析 .从工程应用出发 ,给出了峰前分段岩石损伤演化方程及本构关系 .

关键词：岩石细观损伤 CT实时实验损伤演化方程本构关系

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冻结裂隙岩石加卸载破坏机理CT实时试验

岩土工程学报 2004年第5期26卷 641-644页

作者：任建喜中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室

利用自制的岩石力学三轴CT加载系统 ,完成了具有单一裂纹的裂隙岩石在负温条件下的加卸载损伤破坏机理CT实时对比试验研究。分析了冻结裂隙岩石加卸载损伤全过程的CT图像和CT数的演化规律。结果表明 ,与连续加载情况下相比 ,冻结裂隙岩... 详细信息

利用自制的岩石力学三轴CT加载系统 ,完成了具有单一裂纹的裂隙岩石在负温条件下的加卸载损伤破坏机理CT实时对比试验研究。分析了冻结裂隙岩石加卸载损伤全过程的CT图像和CT数的演化规律。结果表明 ,与连续加载情况下相比 ,冻结裂隙岩石的卸围压破坏突发性强。

关键词：寒区裂隙岩石加载卸载 CT实时试验

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岩石疲劳破坏过程中的变形规律及声发射特性

岩石力学与工程学报 2004年第11期23卷 1810-1814页

作者：蒋宇葛修润任建喜上海交通大学建筑工程与力学学院上海200240

利用RMT-150B岩石力学试验系统和Locan 320声发射仪,研究了循环荷载作用下岩石疲劳破坏过程中的变形规律和声发射特征,揭示了两者之间的联系。从宏观不可逆变形和微观损伤的角度对岩石疲劳破坏过程进行了初步分析,确定了轴向变形的3阶... 详细信息

利用RMT-150B岩石力学试验系统和Locan 320声发射仪,研究了循环荷载作用下岩石疲劳破坏过程中的变形规律和声发射特征,揭示了两者之间的联系。从宏观不可逆变形和微观损伤的角度对岩石疲劳破坏过程进行了初步分析,确定了轴向变形的3阶段规律和横向变形的2阶段规律,论述了选择轴向变形作为宏观损伤参量的合理性。

关键词：岩石力学循环荷载疲劳声发射

单轴压缩岩石损伤演化细观机理及其本构模型研究

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岩石力学与工程学报 2001年第4期20卷 425-431页

作者：任建喜葛修润中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室

利用作者已研制成功的ＣＴ机专用三轴加载试验设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石损伤ＣＴ实时细观试验。给出了ＣＴ图像中裂纹宽度的估算方法，确定了应力损伤门槛值，对ＣＴ试验结果进行了定量分析，得到了单轴压缩岩石损伤演化的... 详细信息

利用作者已研制成功的ＣＴ机专用三轴加载试验设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石损伤ＣＴ实时细观试验。给出了ＣＴ图像中裂纹宽度的估算方法，确定了应力损伤门槛值，对ＣＴ试验结果进行了定量分析，得到了单轴压缩岩石损伤演化的初步规律。基于ＣＴ试验结果，对岩石应力－应变全过程曲线进行了分段，从工程应用出发，给出了峰前分段岩石损伤演化方程及本构关系。理论分析结果与试验结果较吻合。

关键词：岩石细观损伤损伤演化方程本构关系单轴压缩荷载

结构面按薄层单元模拟的三峡左厂3^#坝段安全系数研究

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岩石力学与工程学报 2004年第7期23卷 1066-1072页

作者：任建喜李春光葛修润上海交通大学建筑工程与力学学院西安科技大学建筑工程系西安710054 中国科学院武汉岩土力学研究所

按照结构面的真实产状和面积,建立了包含41条长大结构面和5条断层的三维有限元模型。研究了三峡工程左厂3#坝段的深层抗滑稳定问题以及厂房的破坏模式,建议了一个实用的基于三维有限元计算结果的坝基强度储备安全系数的综合判断准则。... 详细信息

按照结构面的真实产状和面积,建立了包含41条长大结构面和5条断层的三维有限元模型。研究了三峡工程左厂3#坝段的深层抗滑稳定问题以及厂房的破坏模式,建议了一个实用的基于三维有限元计算结果的坝基强度储备安全系数的综合判断准则。根据计算结果,建议3#坝段的储备安全系数为3.5左右。计算结果表明,厂房是安全的。

关键词：岩石力学深层滑动安全系数坝基三维有限元模型