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主应力对洞室围岩失稳破坏行为的影响研究

岩石力学与工程学报 2015年第S1期34卷 3176-3187页

作者：梁正召龚斌吴宪锴张永彬唐春安大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁大连116024

针对复杂应力环境三向应力状态下地下洞室围岩破坏条件和破裂机制,采用统计损伤理论和数值模拟方法,建立三维非均匀性地质模型,考虑应力的三维效应,引入强度折减法,一方面在保持模型边界条件的同时实现洞室围岩的逐步破坏,另一方面以此... 详细信息

针对复杂应力环境三向应力状态下地下洞室围岩破坏条件和破裂机制,采用统计损伤理论和数值模拟方法,建立三维非均匀性地质模型,考虑应力的三维效应,引入强度折减法,一方面在保持模型边界条件的同时实现洞室围岩的逐步破坏,另一方面以此定量评价不同应力场中洞室安全稳定状况,探讨不同侧压力系数和轴向应力条件下洞室围岩破坏模式,探究中间主应力对洞室稳定性的影响以及深部岩体分区破裂化现象产生条件和破裂规律等。结果表明,侧压力系数影响洞室围岩初始破裂形成部位和发展趋势;不同的轴向应力使得洞室围岩破裂区域和范围显著不同,在不同的侧压力系数条件下,轴向应力影响洞室稳定的规律存在差异;不同方向中间主应力对洞室围岩安全稳定状况的影响是不同的;当洞室轴线方向与最大水平应力方向平行时,较大的轴向应力会使洞室围岩产生分区破裂化现象,围岩破坏的区域也是拉应变集中的区域等。这些结果对进一步揭示地下洞室围岩非线性变形破坏行为,评价岩土工程安全稳定性,采取合理的支护措施等均具有重要意义。

关键词：岩石力学围岩稳定中间主应力分区破裂化

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岩石三维裂纹扩展机制的物理与数值试验研究

岩石三维裂纹扩展机制的物理与数值试验研究

作者：吴宪锴大连理工大学

学位级别：硕士

岩体作为多裂隙体,它的变形和破坏与其中裂纹的萌生、扩展和贯通过程密切相关。为孑避免三维裂纹研究中存在的数学和力学上的困难,研究者们多假设裂纹是二维的存在形式。但实际上无论是从几何意义或力学特征上来看,岩体裂纹都是三维性质... 详细信息

岩体作为多裂隙体,它的变形和破坏与其中裂纹的萌生、扩展和贯通过程密切相关。为孑避免三维裂纹研究中存在的数学和力学上的困难,研究者们多假设裂纹是二维的存在形式。但实际上无论是从几何意义或力学特征上来看,岩体裂纹都是三维性质的,它的扩展演化机制远比二维裂纹复杂得多,甚至是存在本质上的差别,不能简单地简化为二维问题。岩石三维裂纹的扩展是同时在表面和内部进行的,但内部的观测往往比较困难。过去学者多采用有机玻璃等透明均匀材料进行试验研究,这类材料虽然方便观察内部裂纹扩展情况,却忽略了岩石的脆性、非均匀性等特性,得到的结果具有一定的局限性,只有考虑岩石的非均匀性才能真实地模拟岩石三维裂纹的扩展与贯通机制。本文在认识和总结了前人有关岩石破坏机理及裂纹扩展规律方面研究成果的基础上,从三维的角度出发,基于细观统计损伤的有限元方法,考虑岩石的非线性、非均匀性,通过RFPA3D数值分析系统模拟压缩荷载作用下岩石三维裂纹的扩展演化过程,并采用与岩石性质相近的水泥砂浆材料进行物理实验。通过三维数值模拟与物理实验相结合的方法,主要对以下几个问题进行了分析研究：(1)从力学和几何分布的角度对三维裂纹进行分类,对比研究了二维裂纹和三种基本三维裂纹的扩展演化机制。得到的结果显示,受岩石内部结构的影响,三维裂纹的起裂位置和扩展形式均与二维裂纹有所区别,裂纹在不同厚度的切面上扩展形式有很大变化;穿透裂纹的扩展模式和二维裂纹较相似,均是以翼形拉伸裂纹的形式将试样劈开,内置裂纹和表面裂纹由于缺少自由表面,强度要较穿透裂纹更高,容易引起脆性破坏。(2)着重研究了含单条预制表面裂纹的岩石试样的单轴压缩试验,探究了裂纹扩展的影响因素,数值模拟与物理实验结果取得了较好的一致性。试验中预制裂纹的存在会使其附近出现应力集中,破坏单元聚集在裂纹的所有内边缘,在内部形成壳体裂纹：在表面裂纹的扩展中,出现反翼形裂纹主导破坏的情况,这也是三维裂纹受厚度方向影响产生的特有现象;裂纹的倾斜角度、长度和相对厚度均会对其扩展机制和强度产生不同程度的影响。(3)通过两条裂纹的贯通机制来探究多裂纹间相互作用的规律,结果显示,裂纹间的作用有相互促进和彼此抑制两种影响,何种机制占主导与裂纹的空间排布有关,即受裂纹倾角和岩桥倾角的影响很大;侧压的存在限制了翼形裂纹的扩展,侧压增加会使试样的抗压强度得到提高,剪切裂纹主导试样破坏。

关键词：三维裂纹表面裂纹裂纹扩展非均匀性数值模拟

基于各向异性界面单元的岩石端部效应数值模拟

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应用基础与工程科学学报 2018年第3期26卷 526-537页

作者：梁正召吴宪锴唐世斌王文琦大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 辽宁省交通规划设计院公路养护技术研发中心辽宁沈阳110111 辽宁大通公路工程有限公司辽宁沈阳110111

岩石端部效应是岩石力学实验的一个难以回避的问题.通常观点认为水平摩擦力、试样形状效应、加载垫板、试样的刚度比等因素是导致端部效应的主要原因,但这4种因素如何影响试验结果,目前尚不明确.本文建立一种考虑接触面不同的法向与切... 详细信息

岩石端部效应是岩石力学实验的一个难以回避的问题.通常观点认为水平摩擦力、试样形状效应、加载垫板、试样的刚度比等因素是导致端部效应的主要原因,但这4种因素如何影响试验结果,目前尚不明确.本文建立一种考虑接触面不同的法向与切向刚度的各向异性界面单元,模拟试件与加载端部的接触界面力学行为,探讨切向刚度系数K_s、法向刚度系数K_n、加载垫板的刚度K_p的影响,并考虑到试样的形状效应,改变试样高宽比,系统研究不同因素作用下岩石的端部效应及破裂模式.模拟结果表明,K_s的增加使端部由拉应力变为压应力,破坏形式由纵向劈裂转变为斜面剪切破坏;K_p的的影响与K_s的影响类似,K_n对岩石力学性能影响相对较小;试样形状的改变也同样影响端部受力和破坏模式,且端部越粗糙,高宽比的影响越明显.

关键词：单轴加载端部效应接触界面节理单元形状效应

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公路桥梁试验检测养护管理的初步探讨

科学技术创新 2019年第35期 111-112页

作者：吴宪锴辽宁省交通规划设计院有限责任公司

随着我国相继建设大跨度公路桥梁,为提高公路桥梁施工质量,应对公路桥梁施工中试验检测效果提高重视,进一步完善和提高我国公路桥梁试验检测水平。本文全方位分析了公路桥梁试验检测及养护管理,并提出了相应措施,对于社会经济的可持续... 详细信息

随着我国相继建设大跨度公路桥梁,为提高公路桥梁施工质量,应对公路桥梁施工中试验检测效果提高重视,进一步完善和提高我国公路桥梁试验检测水平。本文全方位分析了公路桥梁试验检测及养护管理,并提出了相应措施,对于社会经济的可持续发展具有重要意义。

关键词：公路桥梁质量试验检测水平施工质量

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不同规划期内桥梁养护技术优选评价

北方交通 2021年第9期 1-3,7页

作者：吴宪锴辽宁省交通规划设计院有限责任公司沈阳市110166

以桥梁养护技术成本、有效寿命和适用指数建立指标体系,采用简单线性加权法,得到桥梁养护技术的综合评估值,得出不同养护规划期内桥梁典型病害对应养护技术的优选评价结果,可辅助桥梁养护管理者进行决策,实现资金的合理分配和养护效益... 详细信息

以桥梁养护技术成本、有效寿命和适用指数建立指标体系,采用简单线性加权法,得到桥梁养护技术的综合评估值,得出不同养护规划期内桥梁典型病害对应养护技术的优选评价结果,可辅助桥梁养护管理者进行决策,实现资金的合理分配和养护效益最大化。

关键词：规划期桥梁养护技术成本适用时机

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关于高速公路桥梁低成本养护的思考

山西建筑 2018年第21期44卷 152-154页

作者：吴宪锴辽宁省交通规划设计院有限责任公司公路养护技术研发中心辽宁沈阳110111

桥梁是公路的咽喉,桥梁的有效养护也是确保公路安全运输的关键一环。由于我国目前正处于经济发展的高峰期,桥梁养护资金的投入总体存在不足情况,针对如何降低桥梁管养的成本,使养护资金得到有效利用,分析了高速公路桥梁养护的特点,就高... 详细信息

桥梁是公路的咽喉,桥梁的有效养护也是确保公路安全运输的关键一环。由于我国目前正处于经济发展的高峰期,桥梁养护资金的投入总体存在不足情况,针对如何降低桥梁管养的成本,使养护资金得到有效利用,分析了高速公路桥梁养护的特点,就高速公路桥梁特点提出对其实行低成本养护的几点建议,以期为高速公路桥梁养护工作的开展提供参考。

关键词：高速公路桥梁低成本养护

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组合梁桥面板钢支撑加固方法研究

北方交通 2022年第9期 7-10页

作者：吴宪锴辽宁省交通规划设计院有限责任公司沈阳市110166

一些早期的工字梁或T梁顶采用预制混凝土桥面板,由于建造年代较早,桥面板与翼缘结合处厚度较薄,极易发生开裂、破损等病害。以某高速公路桥梁为例,该桥工字梁顶采用预制混凝土桥面板的结构,分析了该类桥面板典型病害及成因。针对此类预... 详细信息

一些早期的工字梁或T梁顶采用预制混凝土桥面板,由于建造年代较早,桥面板与翼缘结合处厚度较薄,极易发生开裂、破损等病害。以某高速公路桥梁为例,该桥工字梁顶采用预制混凝土桥面板的结构,分析了该类桥面板典型病害及成因。针对此类预制桥面板结构病害,提出一种不中断交通状态下的桥下采用钢支撑加固的方案,通过有限元建模和结构计算分析,验证了加固方案的合理性,该方法可为此类桥梁的加固设计提供一定的参考。

关键词：预制桥面板桥梁病害维修加固钢支撑加固不中断交通

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BFRP筋混凝土桥面板受弯性能研究

交通科技 2023年第1期 46-50页

作者：吴宪锴辽宁省交通规划设计院有限责任公司沈阳110166

为探究将BFRP筋引入到桥面板结构配筋中是否合理,分别设计相同配筋率下的普通钢筋配筋、BFRP筋配筋,以及普通钢筋和BFRP筋混合配筋的3组不同配筋形式的混凝土桥面板对比试件,对试件进行受弯性能试验研究。分析各组试件的开裂和极限荷载... 详细信息

为探究将BFRP筋引入到桥面板结构配筋中是否合理,分别设计相同配筋率下的普通钢筋配筋、BFRP筋配筋,以及普通钢筋和BFRP筋混合配筋的3组不同配筋形式的混凝土桥面板对比试件,对试件进行受弯性能试验研究。分析各组试件的开裂和极限荷载、裂缝开展、破坏模式、混凝土应变等。试验结果表明,同等条件下,BFRP筋混凝土桥面板较钢筋混凝土桥面板具有更大的挠度和裂缝宽度,应将挠度和缝宽作为BFRP筋混凝土结构正常使用状态下设计的重要控制指标,且含BFRP筋的混凝土桥面板结构更容易发生斜截面破坏,故该类结构应用时应加强抗剪设计。

关键词：混凝土桥面板受力机理受弯性能试验 BFRP筋混合配筋

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基于界面模型的煤岩体冲击破坏特性研究

煤矿安全 2015年第8期46卷 26-29页

作者：高振秋梁正召李聪聪吴宪锴大连理工大学土木工程学院辽宁大连116024

煤岩两体结构是煤岩体发生冲击破坏时的基本结构,采用RFPA数值软件探讨煤岩体中界面倾角与深部开采条件下围压对煤岩体冲击失稳破坏的影响。模拟结果表明:煤岩体的声发射能量特性与抗压强度呈现相同的变化规律,倾角越大,冲击破坏的危险... 详细信息

煤岩两体结构是煤岩体发生冲击破坏时的基本结构,采用RFPA数值软件探讨煤岩体中界面倾角与深部开采条件下围压对煤岩体冲击失稳破坏的影响。模拟结果表明:煤岩体的声发射能量特性与抗压强度呈现相同的变化规律,倾角越大,冲击破坏的危险性越低,界面滑移破坏的危险性越高;煤岩体在高地应力大倾角下抗压强度大小主要由围压来决定。煤岩体的破坏模型以45°倾角为界限,分为压剪破坏和界面滑移破坏2种,当α<45°时,煤岩体呈现压剪破坏特征;当α≥45°时,破坏模式转变为以煤岩交界面的滑移破坏为主。

关键词：煤岩体倾角围压 RFPA 冲击倾向性冲击地压地质灾害