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交叉裂隙砂岩样单轴力学特性与扩展破坏

科学技术与工程 2024年第9期24卷 3766-3772页

作者：沈顺超肖桃李折海成陈祥长江大学城市建设学院荆州434023 油气钻采工程湖北省重点实验室(长江大学) 武汉430100

天然岩体中存在大量交叉裂隙,严重影响岩体构筑物的变形、破坏和失稳规律。以类砂岩材料制作主、次不同裂隙倾角岩样为研究对象,通过采用单轴压缩和数字图像处理(digital image processing,DIC)摄像等试验方法,研究交叉裂隙产状对岩样... 详细信息

天然岩体中存在大量交叉裂隙,严重影响岩体构筑物的变形、破坏和失稳规律。以类砂岩材料制作主、次不同裂隙倾角岩样为研究对象,通过采用单轴压缩和数字图像处理(digital image processing,DIC)摄像等试验方法,研究交叉裂隙产状对岩样的力学特性和破坏模式的影响。结果表明:与单一裂隙相比,单裂隙岩样的峰值强度和弹性模量总体上大于含交叉裂隙,表明交叉次裂隙会进一步削弱岩样力学性质。当α≤45°和α=60°且β≤45°时,次裂隙尖端裂纹萌生基本上早于主裂隙,次裂隙尖端裂纹未发生扩展贯通,主裂隙尖端裂纹发生贯通;在α=60°且β≥60°和α=90°时,主裂隙尖端裂纹萌生基本上早于次裂隙,次裂隙尖端裂纹扩展贯通,主裂隙尖端裂纹未发生贯通;裂纹主要沿上下方向扩展,水平向裂纹较少。其中α为交叉裂隙主裂隙与水平方向倾角,β为次裂隙与主裂缝方向倾角。岩样以张拉破坏为主,α为0°和90°时,岩样全部表现为张拉破坏,α为30°、45°和60°时,岩样随β增大表现为从剪切破坏—拉剪复合破坏—张拉破坏的变化,主破坏裂纹受主、次裂隙水平向投影较长的一条控制。

关键词：单轴压缩交叉裂隙裂纹扩展破坏模式

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在役边坡耐久性弱化及整体稳定性影响分析

长江科学院院报 2024年第6期41卷 114-121,163页

作者：王华俊马永政卿翠贵叶文亚李春光赵勇博浙江省工程勘察设计院集团有限公司浙江宁波315012 宁波工程学院建筑与交通工程学院浙江宁波315211 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

针对在役边坡长期耐久性能弱化及对整体稳定性影响问题,首先依据混凝土结构耐久性原理,建立边坡支护结构耐久性弱化分析模型,结合室内耐久性加速试验进行验证分析,接着基于混合型非连续变形分析法(HDDA)扩展了锚杆单元连接不同位移模式... 详细信息

针对在役边坡长期耐久性能弱化及对整体稳定性影响问题,首先依据混凝土结构耐久性原理,建立边坡支护结构耐久性弱化分析模型,结合室内耐久性加速试验进行验证分析,接着基于混合型非连续变形分析法(HDDA)扩展了锚杆单元连接不同位移模式块体的算法,利用该扩展型混合DDA法结合有限元法以分析耐久性弱化边坡稳定性问题,建立了总体计算基本框架。最后以浙江省某沿海公路边坡为案例进行分析,结果表明:在特定环境条件下边坡多型支护结构物在30~60 a内有锈胀开裂及断裂失效的可能性;假定锚杆不失效时边坡安全系数随年限增加存在一定降幅,而在考虑锚杆陆续失效时边坡安全系数降幅明显,需要提前采取加固措施。此外还表明混合型DDA法建模灵活、模拟结果合理,具有较好的应用价值。

关键词：边坡耐久性边坡稳定性支护结构混合型非连续变形分析法(HDDA) 有限元边坡安全系数

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应用DIC研究裂隙分布对层状复合岩力学特性及变形破坏影响

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中国测试 2024年第9期50卷 191-200页

作者：章德超肖桃李折海成刘永乐陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123 长江大学城市建设学院湖北荆州434023

在储层压裂改造时,裂纹常在两种及以上的复合岩体中扩展,因复合岩岩性不同,会影响到压裂裂纹的走向和扩展。该文通过对含不同裂隙倾角和位置的复合试样进行单轴压缩试验,探究裂隙分布对复合岩体的力学特性、裂纹扩展及破坏的影响规律。... 详细信息

在储层压裂改造时,裂纹常在两种及以上的复合岩体中扩展,因复合岩岩性不同,会影响到压裂裂纹的走向和扩展。该文通过对含不同裂隙倾角和位置的复合试样进行单轴压缩试验,探究裂隙分布对复合岩体的力学特性、裂纹扩展及破坏的影响规律。主要结论如下:1)复合完整岩强度主要取决于强度较低的砂岩。2)裂隙分布对岩样力学性质的影响:3种裂隙位置的试样峰值强度随裂隙倾角增加而增加;在相同角度下,裂隙位于砂岩部分(FS)时劣化作用最强,裂隙位于大理岩部分(FL)时劣化作用最弱;裂隙分布对岩样破坏的影响:复合裂隙试样的裂隙位于砂岩时,试样的破坏主要为张拉破坏;裂隙位于交界面和大理岩时,砂岩部分随角度变化由拉伸破坏转变为剪切破坏,表现为“Y”形的破坏模式;裂隙倾角较小更易产生张拉裂纹,倾角较大更易产生剪切裂纹。3)复合裂隙样的裂隙倾角为0°~60°时,首先在裂隙尖端产生高应变区,随着加载的进行演变为应变局部化带,应变局部化带优先向较软的砂岩部分扩展。

关键词：复合岩石单裂隙单轴压缩裂纹扩展数字图像相关方法

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含共面双裂隙复合岩三轴力学行为及能量演化规律研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：司余洁肖桃李袁浩折海成赵云峰西南交通大学土木工程学院长江大学城市建设学院

大量深部岩体工程中广泛存在着不同性质岩石相互接触，局部构成了典型的复合岩体，而裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量演化及裂纹扩展规律都有着显著影响。为了研究裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量及微裂纹演化规律... 详细信息

大量深部岩体工程中广泛存在着不同性质岩石相互接触，局部构成了典型的复合岩体，而裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量演化及裂纹扩展规律都有着显著影响。为了研究裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量及微裂纹演化规律的影响，基于室内单轴和三轴压缩试验，采用离散元软件构建含共面双裂隙复合岩三轴压缩颗粒模型，系统研究了复合岩在不同裂隙倾角、长度和围压下的力学行为、能量及微裂纹的演化规律。研究结果表明：（1）裂隙倾角和围压的增加对岩样的力学特性有着优化作用，裂隙长度的增加对其有着劣化作用，且复合岩从单向受力转变为三向受力时，力学特性发生骤变，得到显著的优化；（2）随着裂隙倾角、长度及围压的增加，复合岩能量大小分别呈现“U”形分布、递减和递增的变化规律，能量的损耗主要出现在损伤应力以后；（3）岩样在变形加载过程中，产生的微裂纹以张拉裂纹为主，剪切裂纹主要出现在损伤应力后，裂隙几何参数和围压主要影响在相同应力阈值时的微裂纹演化特性。

关键词：离散元复合岩共面裂隙力学特性能量特征微裂纹

含共面双裂隙复合岩石的力学特性与破坏规律研究

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矿业研究与开发 2024年第1期44卷 94-103页

作者：肖桃李许可袁浩折海成长江大学城市建设学院湖北荆州市434023 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210024

为了研究裂隙构型属性对层状复合岩石的力学行为、破坏模式及裂纹扩展规律的影响,以预制含共面双裂隙复合岩样为研究对象,通过室内单轴压缩试验与数字图像采集模块,分析在不同裂隙长度、倾角下岩样的力学特性和破坏特征。结果表明:(1)... 详细信息

为了研究裂隙构型属性对层状复合岩石的力学行为、破坏模式及裂纹扩展规律的影响,以预制含共面双裂隙复合岩样为研究对象,通过室内单轴压缩试验与数字图像采集模块,分析在不同裂隙长度、倾角下岩样的力学特性和破坏特征。结果表明:(1)岩样峰值应力和弹性模量随着裂隙倾角增加上升,随裂隙长度增加而下降;劣化系数k随裂隙倾角的增加而减小,随裂隙长度的增加而增大。(2)破坏模式受裂隙倾角和两种岩石材质的影响,破碎程度主要由裂隙长度决定。(3)岩桥的贯通模式受裂隙倾角和结构面的控制,4种贯通模式中,随裂隙倾角增大,贯通趋势增强,但裂隙倾角达90°时不再贯通,且结构面会抑制岩桥的贯通。(4)裂纹扩展受裂隙长度影响,当裂隙长度小于12mm时,裂纹首先出现在岩样的右半部分,而弹性阶段产生的裂纹主要出现在岩样的左半部分,当裂隙长度大于12mm时,裂纹均匀布满岩样表面。该研究成果对实际工程建造和设计具有一定的指导意义。

关键词：共面双裂隙复合岩类岩石材料力学特性破坏规律

蹬空开采条件下雨汪煤矿的110工法相似模拟研究

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煤炭技术 2024年第11期 39-44页

作者：陶志刚熊弋文李勇刘安堃林伟军深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室

以雨汪煤矿1010201工作面为研究背景，开展蹬空开采110工法相似模拟试验研究，利用应变监测系统和MatchID散斑非接触测量系统，从应力场和位移场2个方向监测不同阶段上覆岩体和巷道围岩的变形特征，探究上覆岩体裂隙带运动规律。研究结... 详细信息

以雨汪煤矿1010201工作面为研究背景，开展蹬空开采110工法相似模拟试验研究，利用应变监测系统和MatchID散斑非接触测量系统，从应力场和位移场2个方向监测不同阶段上覆岩体和巷道围岩的变形特征，探究上覆岩体裂隙带运动规律。研究结果表明，推进40 cm时，非切缝侧直接顶出现部分垮落；推进80 cm时，直接顶完全垮落；推进100 cm时，基本顶大面积垮落，工作面被完全填充，上覆岩体变形趋于稳定。垂直位移监测云图表明，顶板最大垂直位移为34 mm，底板最大垂直位移为16 mm。说明切顶卸压技术和NPR锚索支护补偿力学理论对超载条件下的蹬空开采仍然具有良好的适用性，通过垮落岩体的碎胀效应对工作面充填支撑，使得基本顶范围内岩体和巷道围岩变形得到了良好的控制，一定程度地减小了地表沉降，并且沿空留巷效果显著，为实际工程施工提供了科学依据和理论指导。

关键词：切顶卸压相似模拟裂隙带 NPR锚索沿空留巷

列车荷载作用下压实花岗岩残积土累积变形特性试验研究

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振动与冲击 2024年第4期43卷 87-95页

作者：尹松刘鹏飞孙玉周李新明闫盼王志留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 中原工学院建筑工程学院郑州450007

为研究列车荷载作用下应力及湿化条件对压实花岗岩残积土累积变形特性的影响,以围压、动应力幅值、含水率为变量,对压实花岗岩残积土进行循环空心扭剪和循环定向加载试验。结果表明:循环扭剪应力路径下主应力轴旋转效应增加了试样的累... 详细信息

为研究列车荷载作用下应力及湿化条件对压实花岗岩残积土累积变形特性的影响,以围压、动应力幅值、含水率为变量,对压实花岗岩残积土进行循环空心扭剪和循环定向加载试验。结果表明:循环扭剪应力路径下主应力轴旋转效应增加了试样的累积变形量,甚至改变了累积变形的发展模式,该影响程度随试样含水率的增大而增大;试样的累积应变发展速率在加载初期(N<100)时完成大幅度衰减,围压增大可加快累积应变发展速率的衰减,动应力幅值的增加会延长累积应变发展速率的衰减时间,循环扭剪加载时试样的累积应变发展速率衰减程度小于循环定向加载试验,含水率越高该效应越显著。通过预测模型能够对两种动力加载应力路径下的稳定型和发展型累积应变发展曲线能够进行拟合,对压实花岗岩残积土的累积变形作出较好预测。

关键词：花岗岩残积土循环加载空心圆柱剪切仪应力路径主应力轴旋转累积变形预测

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富水砂卵石深基坑承压水预测及突涌评估研究

宁波工程学院学报 2024年第3期36卷 70-77页

作者：赵勇博马永政宁波工程学院建筑与交通工程学院浙江宁波315211

为探究富水砂卵石深基坑承压水量测定及抗突涌能力,以福州地铁2号线金屿站深基坑为研究对象,通过理论解析和现场降水实验,对基坑抗突涌水参数进行估计,并引入人工智能算法对未能试验测定的部分进行预测;同时,基于预测值、实测值以及理... 详细信息

为探究富水砂卵石深基坑承压水量测定及抗突涌能力,以福州地铁2号线金屿站深基坑为研究对象,通过理论解析和现场降水实验,对基坑抗突涌水参数进行估计,并引入人工智能算法对未能试验测定的部分进行预测;同时,基于预测值、实测值以及理论计算参数,构建多元信息融合突涌评估模型。研究结果表明:基于理论解析和降水试验提出的涌水量智能预测方法的计算精度满足要求;多个指标融合评估突涌风险等级为I级,基坑处于安全状态。该方法可以为类似工程问题提供有益借鉴。

关键词：突涌水深基坑智能预测富水砂卵石地层预警方法

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基于显著性模型的磁瓦表面缺陷检测

黑龙江科技大学学报 2024年第05期34卷 700-708页

作者：陈森谌伦超秦大辉四川省第三测绘工程院西南石油大学土木工程与测绘学院

针对磁瓦图像由于光照不均匀、背景纹理复杂等造成的缺陷类型难以检测的问题，提出了一种基于改进的同态滤波和MT显著性融合模型的磁瓦表面缺陷检测方法，将改进的同态滤波函数分离图像高频、低频分量，与采用限制对比度直方图均衡法增... 详细信息

针对磁瓦图像由于光照不均匀、背景纹理复杂等造成的缺陷类型难以检测的问题，提出了一种基于改进的同态滤波和MT显著性融合模型的磁瓦表面缺陷检测方法，将改进的同态滤波函数分离图像高频、低频分量，与采用限制对比度直方图均衡法增强的高频和低频图像线性叠加，采用MT显著性融合的通用模型，检测不同类型的磁瓦缺陷。结果表明，利用形态学闭运算和噪点去除算法得到最终的检测缺陷，文中方法正确检测率达92.95%。该方法可更加准确地检测不同类型的磁瓦表面缺陷。

关键词：表面缺陷检测显著性检测同态滤波 AC模型