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Numerical study on the fracturing mechanism of shock wave interactions between two adjacent blast holes in deep rock blasting

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2019年第4期18卷 735-746页

作者： Yuan Wei liu shangge Wang Wei Su Xuebin Li Zonghong Li Jiaxin Wen Lei Chang Jiangfang Sun Xiaoyun School of Civil Engineering Shijiazhuang Tiedao University Shijiazhuang 050043 China Hebei Technology and Innovation Center on Safe and Effi cient Mining of Metal Mines Shijiazhuang 050043 China CCCC Second Highway Consultants Co. Ltd. Wuhan 430056 China China National Uranium Co. Ltd. Beijing 100013 China

With the application of electronic detonators, millisecond blasting is regarded as a signifi cant promising approach to improve the rock fragmentation in deep rock blasting. Thus, it is necessary to investigate the fracturing mechanisms of short-delay blasting. In this work, a rectangle model with two circle boreholes is modeled as a particles assembly based on the discrete element method to simulate the shock wave interactions induced by millisecond blasting. The rectangle model has a size of 12 × 6 m (L × W) and two blast holes have the same diameter of 12 cm. The shock waves are simplifi ed as time-varying forces applied at the particles of walls of the two boreholes. Among a series of numerical tests in this study, the spacing between two adjacent boreholes and delay time of millisecond blasting are considered as two primary variables, and the decoupling charge with a coeffi cient of 1.5 is taken into account in each case. The results show that stress superposition is not a key factor for improving rock fragmentation (tensile stress interactions rather than compressive stress superposition could aff ect the generation of cracks), whereas collision actions from isolated particles or particles with weakened constraints play a crucial role in creating the fracture network. The delay time has an infl uence on causing cracks in rock blasting, however, whether it works heavily depends on the distance between the two holes.

关键词： rock fragmentation millisecond blasting shock wave decoupling charge discrete element method

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盾构隧道下穿城市高架桥桩基预加固方案研究

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现代隧道技术 2021年第6期58卷 218-224页

作者：刘夏临张军陈必光刘尚各舒恒中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056

文章以某区间盾构隧道下穿既有城市高架桥工程为依托,对盾构施工前城市高架桥桩基的预加固方案进行了系统分析,提出了4种加固方案,分别是袖阀管注浆预加固方案、隔离桩预加固方案、袖阀管注浆+隔离桩预加固方案和袖阀管注浆+隔离桩+新... 详细信息

文章以某区间盾构隧道下穿既有城市高架桥工程为依托,对盾构施工前城市高架桥桩基的预加固方案进行了系统分析,提出了4种加固方案,分别是袖阀管注浆预加固方案、隔离桩预加固方案、袖阀管注浆+隔离桩预加固方案和袖阀管注浆+隔离桩+新增桩基预加固方案;并详细介绍了每种预加固方案的设计思路,最后对4种预加固方案进行了三维精细化数值模拟计算。结果表明,单独设置袖阀管注浆的预加固方案和单独设置隔离桩的预加固方案的加固效果有限;同时设置袖阀管注浆和隔离桩的预加固方案能很好地控制桩基的水平位移、竖向沉降及墩台的差异沉降,加固效果较好;而额外再增设桩基的预加固方案,对沉降控制的贡献有限,性价比较低。

关键词：盾构隧道下穿高架桥三维有限元数值模拟预加固方案

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考虑围压效应和塑性演化机制的中密砂力学模型

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岩石力学与工程学报 2018年第11期37卷 2610-2620页

作者：李震赵洪波刘尚各徐荣超王云飞河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 华北水利水电大学资源与环境学院河南郑州450045

为了实现对中密砂工程受荷变形的准确预测,基于岩土材料宏观弹塑性理论框架和三轴试验结果,分析中密砂变形、强度的影响因素和特征,建立适应的屈服准则、硬化法则和流动法则。研究结果表明:(1)中密砂的三轴力学特征对围压较为敏感,随围... 详细信息

为了实现对中密砂工程受荷变形的准确预测,基于岩土材料宏观弹塑性理论框架和三轴试验结果,分析中密砂变形、强度的影响因素和特征,建立适应的屈服准则、硬化法则和流动法则。研究结果表明:(1)中密砂的三轴力学特征对围压较为敏感,随围压增大,应力–应变曲线形态逐渐变化,线性段斜率和峰值强度增大,软化段减弱并消失,体积应变–轴向应变曲线线性段斜率基本无变化,体积剪胀程度减小,高围压试验结束时体积应变相对初始加载时仍处于剪缩状态;(2)考虑中密砂的围压效应和剪切破坏,采用第三主应力和等效塑性剪应变增量表达塑性内变量,峰值点处塑性内变量大于0.5,相对岩石更为滞后;(3)弹性模量随围压呈指数型函数规律增大,泊松比近似为常数;(4)塑性变形过程中最大主应力和最小主应力近似符合线性规律,内摩擦角近似线性增大,黏聚力先增大后减小并符合指数类函数特征;(5)剪胀角在低围压下随塑性变形逐渐减小,高围压下先增大后减小,高围压下剪胀角低于低围压;(6)数值曲线与试验数据吻合度高,可表达中密砂围压效应和塑性演化机制,适用于对应力状态敏感的中密砂的精确计算。

关键词：土力学围压效应塑性演化中密砂力学模型弹塑性理论

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考虑弹塑性损伤耦合的绿泥石片岩力学模型研究

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地下空间与工程学报 2017年第1期13卷 101-107页

作者：李震刘尚各于建新胡明明河南理工大学深部矿井建设重点学科开放实验室河南焦作454000 河南理工大学河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 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武汉430071

深埋绿泥石片岩现场工程和室内试验揭示绿泥石片岩在外荷载作用下存在弹塑性损伤耦合行为,考虑弹塑性损伤耦合建立力学模型是进行工程稳定性分析的基础。通过三轴试验对锦屏二级水电站绿泥石片岩的力学特性进行了研究,重点分析了围压对... 详细信息

深埋绿泥石片岩现场工程和室内试验揭示绿泥石片岩在外荷载作用下存在弹塑性损伤耦合行为,考虑弹塑性损伤耦合建立力学模型是进行工程稳定性分析的基础。通过三轴试验对锦屏二级水电站绿泥石片岩的力学特性进行了研究,重点分析了围压对强度、变形、剪胀等非线性特征的影响;基于试验结果,根据绿泥石片岩在受压条件下表现出的塑性剪切和损伤弱化机制,提出了可以反映损伤弱化的损伤演化方程和反映塑性强化作用的加载方程和势函数,并提出适用的本构方程。室内三轴试验的模拟结果表明本文提出的力学模型与试验结果有较好的一致性,对类似深埋软岩地下工程的稳定性分析具有借鉴意义。

关键词：绿泥石片岩弹塑性损伤耦合三轴试验力学模型

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基于MTS-Choquet群决策法的隧道施工方法优化研究

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水利水电技术（中英文） 2021年第6期52卷 58-66页

作者：吴育谦宋明刘尚各谢全敏广东省南粤交通怀阳高速公路管理中心广东广州510100 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

目前隧道施工方法选择主要以经验为主,以相应数值模拟结果分析为辅,其优化决策理论研究方面比较滞后。为此,基于马田系统(MTS)、Choquet模糊积分、群决策和信噪比等基本理论,建立了隧道施工方法优选决策模型。该模型以施工环境等6个指... 详细信息

目前隧道施工方法选择主要以经验为主,以相应数值模拟结果分析为辅,其优化决策理论研究方面比较滞后。为此,基于马田系统(MTS)、Choquet模糊积分、群决策和信噪比等基本理论,建立了隧道施工方法优选决策模型。该模型以施工环境等6个指标构成评价指标体系,依托区间数构建各专家h决策矩阵及异常工法区间矩阵,并聚合群决策矩阵和相关规范化,然后基于标准差、方差、马氏距离理论求解各子属性集Y_(q)下异常工法区间矩阵间的马氏距离矩阵,进而由望大特性信噪比求得各属性模糊测度值,最后分别按工法各属性、各工法计算Choquet模糊积分综合评价值并排序,确定最优隧道施工方法。将该模型应用于怀阳高速公路马咀隧道Ⅳ级围岩,对CD(I_(1))、CRD(I_(2))、双侧壁导坑开挖(I_(3))三种工法进行了评判,得到了其优劣排序为I_(3)>I_(2)>I_(1),即该隧道Ⅳ级围岩最优施工方法为双侧壁导坑法,这与目前经验认知结果一致。

关键词：隧道工程施工方法优选群决策马田系统区间Choquet模糊积分望大特性区间信噪比马氏距离

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公路隧道施工风险评估方法及其应用研究

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现代隧道技术 2020年第S1期57卷 241-246页

作者：刘尚各彭文波刘继国郭锐刘夏临谢全敏中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056 武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

针对当前隧道施工风险评估存在随机性和模糊性的问题,基于黄金分割法、熵权法和云模型理论,构建了隧道施工风险评估的改进云模型方法,该方法首先利用黄金分割法计算隧道施工风险评估云模型的数字特征值,再使用熵权法确定风险评估的指标... 详细信息

针对当前隧道施工风险评估存在随机性和模糊性的问题,基于黄金分割法、熵权法和云模型理论,构建了隧道施工风险评估的改进云模型方法,该方法首先利用黄金分割法计算隧道施工风险评估云模型的数字特征值,再使用熵权法确定风险评估的指标权重,最后通过云模型计算综合评估结果,得到隧道施工风险等级。将该模型运用于怀阳高速公路马咀隧道施工风险评估中,其结果与常规的模糊综合评判法评估结果一致,验证了所建隧道施工采用改进云模型方法进行风险评估的合理可行性。

关键词：隧道施工安全风险评估黄金分割法熵权法改进云模型

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临坡条形基础下地基极限承载力多因素影响规律的数值分析

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水利水电技术 2018年第7期49卷 37-44页

作者：李震默杨任连伟刘尚各 PHILLIPS Declan 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 利莫瑞克大学土木工程与材料科学学院

为了系统分析边坡对临坡基础极限承载力的影响,采用控制变量法和FLAC3D有限差分软件,分别针对不同坡顶距、坡角、相对密实度、基底宽度的荷载-位移曲线,研究了极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数的多因素演化规律。结果表... 详细信息

为了系统分析边坡对临坡基础极限承载力的影响,采用控制变量法和FLAC3D有限差分软件,分别针对不同坡顶距、坡角、相对密实度、基底宽度的荷载-位移曲线,研究了极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数的多因素演化规律。结果表明:极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数随坡顶距增加而增大,当坡顶距b与基底宽度B之比大于5时增长趋于停滞,但未达到平地地基数值;地基极限承载力、弱化系数随坡角增加近似线性减小,变化速率基本不受坡顶距的影响;地基极限承载力、极限承载力系数随砂土相对密实度增加而增大,同时受到坡顶距的影响,大坡顶距下随相对密实度的变化速率高于小坡顶距;地基极限承载力受基底宽度的影响程度小于坡顶距,随基底宽度增加小幅度增大,极限承载力系数随基底宽度的增大而减小;地基极限承载力弱化系数对相对密实度、基底宽度不敏感;减小坡角、提高相对密实度与增大坡顶距对极限承载力的提高有类似的效果,单纯通过增大坡顶距仍不能达到接近平地极限承载力的水平,适当地减小坡角、增加相对密实度可增大接近平地地基极限承载力的可能性。研究结果可为临坡工程施工方案选择提供借鉴,对推动临坡地基的工程定量计算具有重要作用。

关键词：临坡基础条形基础极限承载力多因素数值分析极限平衡法滑移线场法

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磷石膏基尾矿胶结充填材料研究

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建筑施工 2023年第11期45卷 2286-2288页

作者：蔺东飞刘尚各中国葛洲坝集团第一工程有限公司湖北宜昌443002 中国葛洲坝集团国际工程有限公司北京100025

以磷石膏、固硫灰为主要材料,水玻璃为碱性激发剂,尾矿为细骨料,制备了磷石膏基尾矿胶结充填材料。围绕胶结充填材料的流动性、泌水性、力学性能、体积变形性能,研究胶凝材料、胶砂比、质量浓度对充填材料性能的影响,通过X射线衍射分析... 详细信息

以磷石膏、固硫灰为主要材料,水玻璃为碱性激发剂,尾矿为细骨料,制备了磷石膏基尾矿胶结充填材料。围绕胶结充填材料的流动性、泌水性、力学性能、体积变形性能,研究胶凝材料、胶砂比、质量浓度对充填材料性能的影响,通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究其水化产物组成及微观形貌。结果表明:当胶结材料配比为磷石膏∶固硫灰∶水泥熟料=30∶63∶7,外掺水玻璃1.1%,胶砂比1∶2,质量浓度为78%时,成本较低,其工作性能良好,7、28 d无侧限抗压强度分别为1.06、4.48 MPa。

关键词：磷石膏固硫灰充填材料微观结构

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地下洞室围岩力学参数分区反演方法

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土工基础 2015年第4期29卷 98-102页

作者：李细咏冯凌刘尚各湖北省交通规划设计院武汉430051 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武汉430071

地下工程开挖后,受开挖卸荷、爆破振动及其它施工影响,在围岩中形成一定范围的扰动区。在对其围岩力学参数进行反演时,有必要考虑不同区域的差异。依据损伤程度不同可以将围岩划分为若干力学参数不同的区域,提出了地下洞室围岩分区反演... 详细信息

地下工程开挖后,受开挖卸荷、爆破振动及其它施工影响,在围岩中形成一定范围的扰动区。在对其围岩力学参数进行反演时,有必要考虑不同区域的差异。依据损伤程度不同可以将围岩划分为若干力学参数不同的区域,提出了地下洞室围岩分区反演方法。并结合工程实际,利用功果桥水电站地下厂房某断面位移监测数据,对其围岩力学参数进行了分区反演,对反演所得参数进行有限元正算,所得监测点的位移与实测值误差在7%以内,证明了围岩分区方法的可行性与工程适用性。

关键词：地下洞室扰动区围岩力学参数分区反演

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准东露天煤矿煤层底板软弱夹层抗剪强度参数分析

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露天采矿技术 2021年第1期36卷 17-21页

作者：殷秀文刘尚各梁全青山东和安地矿勘测有限公司山东潍坊264041 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 重庆菲莫科技有限公司重庆400039

准东露天煤矿北帮为顺层边坡,且煤层底板存在软弱夹层,在降雨作用下,具有沿软弱夹层滑动失稳的风险;针对此情况开展了软弱夹层试样在天然和饱和状态下的直接剪切试验与三轴剪切试验,并对试验数据进行了对比分析。基于试验结果与准东煤... 详细信息

准东露天煤矿北帮为顺层边坡,且煤层底板存在软弱夹层,在降雨作用下,具有沿软弱夹层滑动失稳的风险;针对此情况开展了软弱夹层试样在天然和饱和状态下的直接剪切试验与三轴剪切试验,并对试验数据进行了对比分析。基于试验结果与准东煤矿北帮边坡当前稳定状况,结合参数反演分析,提出了软弱夹层抗剪强度参数的合理建议值,天然条件下黏聚力与内摩擦角取值分别为27.4 kPa、23.3°,降雨条件下取值分别为18.3 kPa、21.1°。研究结果可作为准确评价北帮边坡稳定性的基础,进而为边坡的处治提供依据。

关键词：露天煤矿边坡煤层底板软弱夹层抗剪强度

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