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袖阀管注浆技术改性土体研究及效果评价

岩土力学 2007年第7期28卷 1353-1358页

作者：吴顺川金爱兵高永涛北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

注浆技术作为一种有效的岩土工程施工方法,理论研究远落后于工程应用。在简要分析袖阀管注浆原理及注浆机制类型的基础上,采用岩土颗粒流程序,从微观上模拟了单孔条件下不同注浆压力对土体改性效果的影响,认为随注浆压力的提高,土体出... 详细信息

注浆技术作为一种有效的岩土工程施工方法,理论研究远落后于工程应用。在简要分析袖阀管注浆原理及注浆机制类型的基础上,采用岩土颗粒流程序,从微观上模拟了单孔条件下不同注浆压力对土体改性效果的影响,认为随注浆压力的提高,土体出现显著的压密效应,拉应力增加且范围扩大,并产生劈裂注浆效应,尤其是注浆孔周围土体,空间置换率较大;同时模拟了多孔状态下浆液扩散、土体压密及劈裂效应产生的过程,认为对于土体改性存在一合理的注浆压力,浆液挤压土体并在土体中产生劈裂缝,在多孔之间贯通、交叉,形成网状浆脉,土体得到整体改性。模拟结果与现场注浆试验取得了较为一致的结果,土体改性效果良好。

关键词：压力注浆袖阀管注浆土体改性数值模拟

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堆石坝现场碾压试验与离散元数值分析

岩石力学与工程学报 2013年第S2期32卷 3123-3133页

作者：李晓柱刘洋吴顺川北京科技大学土木工程系北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

根据糯扎渡水电站大坝上下游粗堆石区I区料源的现场碾压试验,基于离散元法提出堆石坝碾压试验数值模拟方法,并通过该方法对堆石坝现场碾压试验进行数值分析,探讨碾压过程中粒径分布对碾压质量的影响,分析碾压过程中颗粒的运动规律、密... 详细信息

根据糯扎渡水电站大坝上下游粗堆石区I区料源的现场碾压试验,基于离散元法提出堆石坝碾压试验数值模拟方法,并通过该方法对堆石坝现场碾压试验进行数值分析,探讨碾压过程中粒径分布对碾压质量的影响,分析碾压过程中颗粒的运动规律、密度形成机制及压实特性;模拟结果与实测结果基本吻合,验证离散元数值模拟方法应用于堆石坝碾压特性研究的可行性,更直观地从细观角度解释堆石体碾压过程中宏观参数(如干密度等)的变化规律,为大坝I区堆石料选取科学合理的碾压施工参数,为堆石体碾压特性研究提供新的途径。

关键词：土力学堆石坝碾压试验离散元法数值分析

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岩体破裂矩张量反演方法及其应用

岩土力学 2016年第S1期37卷 1-18页

作者：吴顺川黄小庆陈钒柴金飞吴昊燕北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 中电建路桥集团有限公司北京100083

地震及岩体失稳破裂过程中,破裂机制、震源参数及破裂能量等信息均可通过矩张量方法求解,文中详细介绍了矩张量基本理论,对比分析了绝对矩张量反演法、相对矩张量反演法、混合型矩张量反演法等3种常用方法的优缺点。在详细归纳、总结国... 详细信息

地震及岩体失稳破裂过程中,破裂机制、震源参数及破裂能量等信息均可通过矩张量方法求解,文中详细介绍了矩张量基本理论,对比分析了绝对矩张量反演法、相对矩张量反演法、混合型矩张量反演法等3种常用方法的优缺点。在详细归纳、总结国内外相关文献的基础上,就水压致裂、采矿及深埋隧道等工程领域综述了矩张量反演理论在岩体工程中的应用现状,并结合其在德国黑林根矿区微震事件震源机制分析中的应用实例,表明通过矩张量反演获取的震源机制解及震源参数等信息,在岩体工程灾害预警及防治、水压致裂过程监测和控制等领域具有重要作用。最后分析了影响矩张量反演精度的因素及应用于岩体工程领域时存在的不足,包括定位精度低、波形识别及处理困难等问题,并对其在采矿、石油等岩体工程领域的应用前景、改进措施及需进一步研究的问题等进行了探讨,为矩张量反演方法的推广应用提供重要的参考。

关键词：矩张量反演微震声发射震源机制误差分析

基于Hoek-Brown准则的非等比强度折减方法

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岩土力学 2016年第S2期37卷 690-696页

作者：韩龙强吴顺川李志鹏北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

针对节理岩质边坡稳定性分析问题,开展了基于Hoek-Brown破坏准则的强度折减法研究。边坡的失稳过程是一个渐进累积破坏过程,破坏过程中各强度参数的衰减程度不同,在强度折减法中对应的折减系数也不同,不同折减系数间关系的确定及其综合... 详细信息

针对节理岩质边坡稳定性分析问题,开展了基于Hoek-Brown破坏准则的强度折减法研究。边坡的失稳过程是一个渐进累积破坏过程,破坏过程中各强度参数的衰减程度不同,在强度折减法中对应的折减系数也不同,不同折减系数间关系的确定及其综合安全系数的定义值得深入探讨。首先从岩体材料软化(硬化)特性出发,根据岩体强度参数从峰值强度到残余强度的变化规律,推导了Hoek-Brown破坏准则中3个强度参数折减系数间的数学关系式,然后以折减前后滑面上抗滑力之比定义综合安全系数来评价边坡的稳定性,最后结合算例验证了该方法的合理性,可有效应用于节理岩体边坡的稳定性分析。

关键词： Hoek-Brown破坏准则强度折减法应变软化稳定性分析

基于遍布节理模型的边坡稳定性强度折减法分析

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岩土力学 2006年第4期27卷 537-542页

作者：吴顺川金爱兵高永涛北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

采用非线性数值分析方法分析边坡稳定性问题时,强度折减法因其具有较多的优点而得到广泛应用。岩土体一般采用理想弹塑性模型,屈服准则为广义米赛斯准则。对于密集节理岩质边坡稳定性问题,采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性,更... 详细信息

采用非线性数值分析方法分析边坡稳定性问题时,强度折减法因其具有较多的优点而得到广泛应用。岩土体一般采用理想弹塑性模型,屈服准则为广义米赛斯准则。对于密集节理岩质边坡稳定性问题,采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性,更符合岩体状态及工程实际,认为岩体经强度折减后潜在破坏可能首先出现在岩体中或沿节理面或二者同时破坏。结合工程实例,基于遍布节理模型的强度折减法计算结果表明,潜在滑移面为折线型滑面,下部潜在滑移面倾角与节理面等效内摩擦角基本一致,上部潜在滑移面与岩体拉破坏相关;节理倾角与边坡安全系数、潜在滑动范围密切相关,陡倾角节理对边坡稳定性影响较小。通过对边坡失稳判据和边坡滑移面确定的探讨,认为以力或位移不收敛作为边坡失稳判据是适当的,而边坡的剪应变速率物理意义十分明确,适于作为边坡潜在滑移面的确定依据。

关键词：强度折减法岩质边坡遍布节理模型稳定性失稳判据潜在滑移面

变截面Timoshenko悬臂梁自由振动分析

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土木建筑与环境工程 2009年第3期31卷 25-28页

作者：潘旦光吴顺川张维北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

为考虑剪切变形和转动惯量的影响,基于模态摄动法基本原理,提出了一种求解变截面Timoshenko悬臂梁自由振动问题的近似解法。这一方法是利用等截面Euler梁的特征值和模态,将变截面Timoshenko梁特征方程的偏微分方程组转化为代数方程组进... 详细信息

为考虑剪切变形和转动惯量的影响,基于模态摄动法基本原理,提出了一种求解变截面Timoshenko悬臂梁自由振动问题的近似解法。这一方法是利用等截面Euler梁的特征值和模态,将变截面Timoshenko梁特征方程的偏微分方程组转化为代数方程组进行求解,从而得到变截面Timoshenko梁的特征值和模态。该方法适用于求解任意复杂截面型式梁的动力特性,无论梁的截面变化是否连续。随后对截面阶跃变化和线性变化2类变截面梁进行算例分析,数值分析结果表明,这一方法简单、实用,具有良好的精度。

关键词：变截面悬臂梁 Timoshenko梁模态摄动法自由振动近似解

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复杂应力下充填体破坏能耗试验研究

岩土力学 2010年第3期31卷 737-742页

作者：邓代强高永涛吴顺川余伟健北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

应用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了常规三轴、无侧限单轴动态、静态抗压强度试验,测得了各种相关力学参数,得到了对应的荷载-位移和应力-应变全曲线,根据所得试验力学参数和压缩试验的性质,将单个试件、... 详细信息

应用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了常规三轴、无侧限单轴动态、静态抗压强度试验,测得了各种相关力学参数,得到了对应的荷载-位移和应力-应变全曲线,根据所得试验力学参数和压缩试验的性质,将单个试件、单位体积、单位质量的破坏能耗作为考查指标,计算了三轴和单轴抗压动态、静态加载方式下的破坏能耗,计算过程中消除了负位移产生的不利影响,通过统计回归建立和分析了围压与能耗的函数关系和不同情况下破坏能耗的变化及规律,对矿山顺利回采矿柱、维护采场及巷道顶板稳定、控制地压、防止地表塌陷、环境保护等具有现实意义。

关键词：刚性试验机力学试验力学参数能耗特征

基于PCA-PNN原理的岩爆烈度分级预测方法

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煤炭学报 2019年第9期44卷 2767-2776页

作者：吴顺川张晨曦成子桥北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 中电建路桥集团有限公司北京100048

根据岩爆的影响因素、特点及成因,选取围岩最大切应力、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、应力系数、脆性系数和弹性能量指数构成岩爆预测指标体系。搜集国内外46组典型岩爆案例数据,考虑到概率神经网络(PNN)中高斯函数要求各指标变量互不相... 详细信息

根据岩爆的影响因素、特点及成因,选取围岩最大切应力、单轴抗压强度、单轴抗拉强度、应力系数、脆性系数和弹性能量指数构成岩爆预测指标体系。搜集国内外46组典型岩爆案例数据,考虑到概率神经网络(PNN)中高斯函数要求各指标变量互不相关,采用主成分分析法(PCA)对原始数据预处理,消除指标间相关性并降维,得到线性无关的3个主成分即岩爆综合预测指标RCI1,RCI2,RCI3,构成概率神经网络的输入向量。将岩爆烈度分级预测视为共有4种类别的模式分类问题,在满足均匀分布的前提下,选取[0.02,1.00]内的50个Spread值,观察模型预测正确率随Spread值的变化。经测试,Spread值为0.36时,预测结果首次同时达到最优,故创建平滑因子为0.36的概率神经网络。岩爆案例数据由主成分分析法处理后分为训练样本和测试样本,对训练后的PNN网络进行性能测试,两组数据预测正确率分别为100%,90%。将该结果与随机森林(RF)模型、支持向量机(SVM)模型、人工神经网络(ANN)模型进行比较,可知PCA-PNN模型的预测结果稍好于SVM模型、ANN模型,误判率与RF模型的训练样本平均误判率、测试样本平均误判率一致。此外PNN网络收敛速度快,通常在数秒内即可完成,表明基于PCA-PNN的岩爆烈度预测模型是合理可行的。

关键词：岩爆预测主成分分析概率神经网络烈度分级

高温水冷作用下花岗岩巴西劈裂试验及启裂模式研究

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矿业研究与开发 2023年第6期43卷 108-114页

作者：郭沛吴顺川方旭刚孙贝贝汪小东北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司云南曲靖市654200 长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410019

在深部采矿、超深钻井、增强型地热系统(EGS)等工程中,高温岩体受冷水热冲击产生损伤,热损伤岩体的物理力学性质受到了广泛关注。通过对经200~800℃高温水冷处理后的花岗岩圆盘进行巴西劈裂试验,发现高温水冷作用使花岗岩体积膨胀、P波... 详细信息

在深部采矿、超深钻井、增强型地热系统(EGS)等工程中,高温岩体受冷水热冲击产生损伤,热损伤岩体的物理力学性质受到了广泛关注。通过对经200~800℃高温水冷处理后的花岗岩圆盘进行巴西劈裂试验,发现高温水冷作用使花岗岩体积膨胀、P波速度降低、抗拉强度减小。通过对圆盘加载过程中的表面应变场监测和声发射监测,发现高温处理会使花岗岩圆盘的启裂模式发生变化。较低温度(400℃以下)处理后圆盘为端部启裂,较高温度(600℃和800℃)处理后圆盘为中心启裂。热冲击导致花岗岩微裂纹增加,使巴西劈裂过程中的b值随处理温度升高而增大。

关键词：花岗岩巴西劈裂试验热冲击声发射启裂模式