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A local homogenization approach for simulating the reinforcement effect of the fully grouted bolt in deep underground openings

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International Journal of Mining Science and Technology 2022年第2期32卷 247-259页

作者： dingping xu Xiuyang Liu Quan Jiang Shaojun Li Yangyi Zhou Shili Qiu Fei Yan Hong Zheng Xiang Huang State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan 430071China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines Northeastern UniversityShenyang 110819China

Fully grouted bolts are a key component of the support system for underground openings.Although considerable effort has been made in the simulation of the reinforcement effect of the fully grouted bolts on the rock masses surrounding underground openings,most of the work has limited significance since the structural element approach is used.This study proposes a local homogenization approach(L-H approach)that integrates elastoplastic mechanics,composite mechanics,and analytical approaches with numerical simulation to effectively simulate the reinforcement effect of the fully grouted bolt on deep surrounding rock masses.In the L-H approach,the representative volume of bolted rock mass(RVBRM)with a fully grouted bolt is established based on the original mesh model utilized in the rockbolt element approach.The RVBRM is a regular quadrangular prism with a cross-sectional size equal to the bolt spacing and a length equal to the bolt length.The RVBRM is homogenized by the L-H approach from a unidirectional bolt-reinforced composite into a homogeneous transversely isotropic medium whose mechanical properties are described by a new transversely isotropic elastoplastic model.The L-H parameters for the RVBRM are obtained using analytical approaches,composite mechanics,and known parameters of the rock mass and bolt.Using the L-H approach,the reinforcement effect of the fully grouted bolt on the bolted rock specimen and the surrounding rock mass in Jinping II Diversion Tunnel#2 with a depth greater than 2000 m is simulated.The results show that the predictions of the L-H approach are more in agreement with the physical model results of bolted rock specimen and provide a more realistic response of the bolted surrounding rock mass.The L-H approach demonstrates that fully grouted bolts with common bolt spacings and diameters substantially enhance the elastic modulus,shear strength,and tensile strength of the rock mass in the direction of the bolt axis.

关键词： Fully grouted bolt Reinforcement effect Representative volume Transverse isotropy Homogenization

Estimation of the three-dimensional in situ stress field around a large deep underground cavern group near a valley

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2021年第3期13卷 529-544页

作者： dingping xu Xiang Huang Quan Jiang Shaojun Li Hong Zheng Shili Qiu Huaisheng xu Yonghong Li Zhiguo Li Xingdong Ma State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan430071China University of Chinese Academy of Sciences Beijing100049China POWERCHINA Chengdu Engineering Corporation Limited Chengdu610072China

Understanding three-dimensional(3D)in situ stress field is of key importance for estimating the stability of large deep underground cavern groups near valleys.However,the complete 3D in situ stress fields around large deep underground cavern groups are difficult to determine based on in situ stress data from a limited number of measuring points due to the insufficient representativeness and unreliability of such measurements.In this study,an integrated approach for estimating the 3D in situ stress field around a large deep underground cavern group near a valley is developed based on incomplete in situ stress measurements and the stress-induced failures of tunnels excavated prior to the step excavation of the cavern group.This integrated approach is implemented via four interrelated and progressive basic steps,i.***.inference of the regional tectonic stress field direction,analyses of in situ stress characteristics and measurement reliability,regression-based in situ stress field analysis and reliability assessment,and modified in situ stress field analysis and reliability verification.The orientations and magnitudes of the 3D in situ stress field can be analyzed and obtained at a strategic level following these four basic steps.First,the tectonic stress field direction around the cavern group is deduced in accordance with the regional tectonic framework and verified using a regional crustal deformation velocity map.Second,the reliability of the in situ stress measurements is verified based on the locations and depths of stressinduced brittle failures in small tunnels(such as exploratory tunnels and pilot tunnels)within the excavation range of the cavern group.Third,considering the influences of the valley topography and major geological structures,the 3D in situ stress field is regressed using numerical simulation and multiple linear regression techniques based on the in situ stress measurements.Finally,the regressed in situ stress field is further modified and reverified based on the stress-induced brittle failure

关键词： Underground cavern group In situ stress Stress-induced brittle failure Spalling depth Numerical simulation

双江口电站超高应力区地下厂房岩爆空间特性规律研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S1期42卷 3141-3150页

作者：马行东李鹏郭松峰徐鼎平黎昌有中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 国电大渡河流域水电开发有限公司四川成都610041 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

双江口电站左岸实测地应力达37.82MPa,从地应力平面空间展布规律和技施阶段岩体空间应力测试成果分析,地应力具有一定的区域差异性,可从洞室布置区域的地应力大小、洞轴线与地应力方向夹角关系宏观定性分析主副厂房岩爆最强、破坏现象... 详细信息

双江口电站左岸实测地应力达37.82MPa,从地应力平面空间展布规律和技施阶段岩体空间应力测试成果分析,地应力具有一定的区域差异性,可从洞室布置区域的地应力大小、洞轴线与地应力方向夹角关系宏观定性分析主副厂房岩爆最强、破坏现象最严重,上游侧岩爆破坏大于下游侧,数值模拟定量分析也得到相同结论。开挖后,在现场大量调查、统计岩爆发育基础上,对岩爆的空间特性进行了分析,概括总结了宏观岩爆空间发育规律,3大洞室中主副厂房岩爆最严重、尾调室次之、主变室最弱,主厂房岩爆破坏程度中导洞、第Ⅰ层、第Ⅱ层上游侧拱肩和边墙大于下游侧,而第Ⅲ层、第Ⅳ层下游侧岩锚梁和边墙大于上游侧岩锚梁和边墙,宏观调查规律与前期成果较吻合。结合微震监测事件空间分布规律,研究发现双江口电站具有典型的岩爆空间特性,通过总结这些特征,可初步预估小尺度区域岩爆特征,对今后引水系统地应力细化研究及支护具有一定的指导意义。

关键词：岩石力学超高应力地下厂房岩爆空间特性

太和铁矿西端帮冰碛土边坡稳定性分析方法研究

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岩石力学与工程学报 2008年第A2期27卷 3335-3340页

作者：徐鼎平朱大鹏中国中钢集团公司马鞍山矿山研究院安徽马鞍山243004 广东省石油化工设计院广东广州510130

针对太和铁矿西端帮冰碛土边坡这一具体工程,提出以冰碛土原位试验和室内试验成果为基础,耦合元胞自动机(CA)和FLAC3D进行冰碛土三轴数值模拟试验并建立其抗剪强度模型的方法;提出基于数值模拟,有效整合数值分析、极限平衡分析和可靠度... 详细信息

针对太和铁矿西端帮冰碛土边坡这一具体工程,提出以冰碛土原位试验和室内试验成果为基础,耦合元胞自动机(CA)和FLAC3D进行冰碛土三轴数值模拟试验并建立其抗剪强度模型的方法;提出基于数值模拟,有效整合数值分析、极限平衡分析和可靠度分析方法的边坡稳定性综合分析方法。最后,以上述研究成果为基础,从多角度进行该冰碛土边坡的稳定性分析。位移矢量和变形分析表明,边坡的潜在破坏主要以浅表层剪切破坏为主,其均值安全系数较高(1.40～1.59),但因参数不确定性大,致使破坏概率亦较高(1.07%～3.36%),为不可接受的风险水平,故需采取适当的工程措施以降低风险。

关键词：数值模拟冰碛土元胞自动机简化一次二阶矩法边坡稳定性分析

基于大样本不完整数据的岩爆致因特征及预测模型

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地球科学 2023年第5期48卷 1755-1768页

作者：刘国锋杜程浩丰光亮晏长根李胜峰徐鼎平长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室陕西西安710064 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

为判别影响岩爆的敏感性因素并构建不完整数据条件下的岩爆预测方法,在收集到429组国内外岩爆案例的基础上建立大样本数据库,归纳总结岩爆致因分布特征及规律,选取埋深、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、弹性应... 详细信息

为判别影响岩爆的敏感性因素并构建不完整数据条件下的岩爆预测方法,在收集到429组国内外岩爆案例的基础上建立大样本数据库,归纳总结岩爆致因分布特征及规律,选取埋深、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、弹性应变能量指数、岩体完整性系数6个评价指标,利用贝叶斯网络建立基于大样本不完整数据集的岩爆概率预测模型,并进行敏感性分析和工程应用.分析发现围岩最大切向应力与岩体完整性系数对岩爆的影响较大,所建模型对信息缺失率为20%的岩爆案例预测吻合率达83.3%,且预测效果优于常用岩爆经验判据.结果表明所选取的预测指标能够综合考虑岩爆的影响因素,所建立模型对于深部岩爆灾害的预测具有适用性和可靠性.

关键词：岩爆致灾因素敏感性分析概率预测不完整数据集灾害地质.

地下洞室围岩整体稳定性定量评估的方法、云系统与工程实践

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岩石力学与工程学报 2022年第11期41卷 2186-2198页

作者：徐鼎平江权李邵军柳秀洋黄书岭邱士利丰光亮郑虹中国科学院武汉岩土力研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

地下岩体工程的迅速发展,使得地下洞室的围岩稳定性定量评估成为当前学界和工程界的重大关切。针对当前地下洞室围岩整体稳定性评估与分级尚无定量标准的现状,提出一套以评分制为基本框架、整合工程地质勘察、数值仿真、现场监测等成果... 详细信息

地下岩体工程的迅速发展,使得地下洞室的围岩稳定性定量评估成为当前学界和工程界的重大关切。针对当前地下洞室围岩整体稳定性评估与分级尚无定量标准的现状,提出一套以评分制为基本框架、整合工程地质勘察、数值仿真、现场监测等成果的地下洞室硬质围岩整体稳定性定量评估方法,用于考虑围岩基本质量、地应力、不良地质构造、洞室规模与布置方式、施工方式与质量和地下水等因素对围岩整体稳定性的影响。基于该评估方法的基本原理和评估流程开发了地下洞室围岩稳定性云评估系统,可供使用者便捷有效地判别地下洞室的围岩整体稳定性状态并指导工程实践。将这一定量评估方法和云评估系统应用于多个地下洞室的围岩整体稳定性评估,验证了它们的可靠性和适用性。

关键词：岩石力学地下洞室硬质围岩整体稳定局部稳定云评估系统

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高应力条件下错动带加卸荷力学特性试验研究

岩石力学与工程学报 2016年第6期35卷 1090-1101页

作者：段淑倩冯夏庭江权徐鼎平徐鸿刘国锋中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 东北大学深部金属矿山安全开采研究中心辽宁沈阳110819

针对白鹤滩地下厂房开挖过程中所揭露的力学响应行为十分复杂的错动带,为研究其在高应力条件下的加卸荷力学特性,开展一系列不同应力水平和应力路径下的不排水三轴常规加、卸荷试验。研究结果表明:(1)卸荷过程中,错动带卸荷应力–应变... 详细信息

针对白鹤滩地下厂房开挖过程中所揭露的力学响应行为十分复杂的错动带,为研究其在高应力条件下的加卸荷力学特性,开展一系列不同应力水平和应力路径下的不排水三轴常规加、卸荷试验。研究结果表明:(1)卸荷过程中,错动带卸荷应力–应变曲线特征与初始围压相关性很大,错动带向卸荷方向回弹变形显著,从卸围压开始即表现出强烈的剪胀现象;卸轴压卸围压方案比增轴压卸围压方案的侧向扩展变形表现更为显著;且在试样表面都出现了张/张剪裂纹。(2)卸荷应力路径下,错动带变形模量劣化效应十分明显,随围压的减小而逐渐降低,基本呈三次多项式递减;体积模量随体积应变的增加而减小,整体呈负指数形式降低;泊松比则随体积应变逐渐增加,整体呈近似抛物线形式递增。(3)相同初始围压条件下,相较于加荷条件,卸荷条件下错动带的破坏应力有所降低,内摩擦角明显增大,而黏聚力则明显降低;卸轴压卸围压方案下的破坏应力劣化更显著。试验所采用的应力水平和应力路径基本涵盖和反映了错动带在洞室开挖过程中所经历的复杂的应力重分布过程,具有一定的代表性,地下厂房开挖后高边墙错动带黏聚力和内摩擦角取值基本可参考卸轴压卸围压应力路径下天然含水率错动带的试验结果,为后续进一步讨论错动带强度特征并建立错动带本构模型提供了有效依据。

关键词：水利工程错动带卸荷试验变形特征强度参数

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环孢素A超说明书适应证使用情况分析

中国现代应用药学 2015年第2期32卷 210-213页

作者：徐定平郜红利徐先顺涂星恩施土家族苗族自治州中心医院湖北恩施445000 湖北民族学院湖北恩施445000 广州中医药大学广州510405

目的归纳并分析环孢素A在临床运用中超说明书适应证用药情况及其合理性,为临床医师治疗用药和临床药师审核用药合理性提供参考。方法查阅药品说明书、相关文献及专业网站,并结合笔者所在医院环孢素A的使用情况进行归纳和总结。结果环孢... 详细信息

目的归纳并分析环孢素A在临床运用中超说明书适应证用药情况及其合理性,为临床医师治疗用药和临床药师审核用药合理性提供参考。方法查阅药品说明书、相关文献及专业网站,并结合笔者所在医院环孢素A的使用情况进行归纳和总结。结果环孢素A在临床使用中,多超说明书适应证用于韦格纳肉芽肿病、严重性溃疡性结肠炎、干燥综合征、重型系统性红斑狼疮、干燥性角结膜炎及相关的自身免疫性皮肤病。结论环孢素A超适应证用药存在其合理性和可行性,但应注意其用法用量,及时根据血药浓度变化调整用量,避免严重不良反应的发生。

关键词：环孢素A 超说明书用药适应证合理用药

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某露天铁矿冰碛土台阶边坡可靠性分析

岩土工程技术 2007年第1期21卷 11-14页

作者：徐鼎平马鞍山矿山研究院岩土工程研究所安徽马鞍山243004

以某露天矿边坡台阶为研究对象,提出一种新的可靠度求取方法———简化统计矩法。采用该法对原设计的台阶边坡和本研究所推荐的台阶边坡进行了可靠性分析。分析结果表明,台阶边坡破坏概率较高,主要是由冰碛土强度的固有不确定性、抗风... 详细信息

以某露天矿边坡台阶为研究对象,提出一种新的可靠度求取方法———简化统计矩法。采用该法对原设计的台阶边坡和本研究所推荐的台阶边坡进行了可靠性分析。分析结果表明,台阶边坡破坏概率较高,主要是由冰碛土强度的固有不确定性、抗风化能力以及水理性质决定的,而边坡结构因素对其影响不显著。建议采取平台宽度3 m、3 m和16 m的三台阶组方案,同时采用截洪和护坡等有效措施来提高台阶边坡的稳定。

关键词：台阶边坡冰碛土可靠度破坏概率