检索结果-南通市图书馆

南阳重塑非饱和膨胀土的变形和含水率变化特性

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 426-435页

作者：牛庚孙德安陈盼邵龙潭孔亮吴迪缪玉松陈凡秀青岛理工大学理学院山东青岛266520 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 上海大学力学与工程科学学院上海200444 大连理工大学力学系辽宁大连116085

为研究水-力作用下非饱和土变形和含水率变化特性,采用非饱和土三轴仪,对非饱和膨胀土开展了吸力平衡、等向固结和三轴剪切试验,实时监测土的变形和含水率变化,综合分析了水-力作用下土的变形和含水率随时间的变化规律,并以“双孔”模... 详细信息

为研究水-力作用下非饱和土变形和含水率变化特性,采用非饱和土三轴仪,对非饱和膨胀土开展了吸力平衡、等向固结和三轴剪切试验,实时监测土的变形和含水率变化,综合分析了水-力作用下土的变形和含水率随时间的变化规律,并以“双孔”模型为基础框架,揭示了水-力作用下土的变形和含水率变化机制。研究表明:在吸力平衡和等向固结过程,非饱和土的变形和含水率随时间变化规律不同,变形在相对较短时间内达到平衡,而含水率达到平衡耗时更长;在三轴剪切过程,剪缩变形量与孔隙水排出量随时间基本上呈线性变化。随着吸力增大,含水率达到平衡所需时间增长,但对变形达到稳定耗时影响不大。净围压增大会增长含水率达到平衡的时间,然而对变形达到稳定的耗时影响不大。改进“双孔”模型,外力基本上只影响集聚体间孔隙;含水率变化会引起土颗粒重新排列,进而影响集聚体间孔隙;集聚体间孔隙水迁移速率相对较大,颗粒间孔隙水迁移速率相对较小。

关键词：非饱和土变形含水率三轴试验双孔模型

矿山岩质边坡地层结构及岩体抗剪强度参数随钻智能识别方法

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 35-47页

作者：程谞汤华吴振君张勇慧秦辉王腾贾泽庆房昱纬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 中国科学院大学北京100049 云南省交通规划设计研究院股份有限公司云南昆明650200

地层类别及岩体抗剪强度参数的准确识别对岩质边坡的稳定性评估至关重要。基于无量纲的可钻性指标建立了岩体抗剪强度参数随钻识别模型,使得随钻测试结果能够不经标定或换算,即可直接识别岩体抗剪强度参数。结合无监督学习和自主设计的... 详细信息

地层类别及岩体抗剪强度参数的准确识别对岩质边坡的稳定性评估至关重要。基于无量纲的可钻性指标建立了岩体抗剪强度参数随钻识别模型,使得随钻测试结果能够不经标定或换算,即可直接识别岩体抗剪强度参数。结合无监督学习和自主设计的决策模块,对深度序列随钻数据进行智能识别和自动平滑处理,实现对地层结构的智能感知,并定量描述各岩层的随钻参数及抗剪强度参数。采用自主研发的高精度现场随钻测试设备对云南鹤庆北衙露天矿灰岩体区和F6-1断层交界区域的爆破钻孔过程进行监测,并以两个典型钻孔的全过程监测结果为例,展示随钻智能识别方法的应用。总体而言,ZK1钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为90.85%,ZK2钻孔随钻智能识别方法与原始地质剖面一致程度为84.47%,钻孔成像验证表明该方法识别的地层能更准确地反映边坡实际地层情况。值得注意的是,该方法能够在大尺度与地质剖面结果一致的前提下,精准地识别出地质剖面未曾表现的关键层位。这一特性为破碎软弱岩层及其强度参数的识别,以及地质模型的精准构建提供了有力保障。该方法在岩土工程领域具有广泛的应用前景,为岩层性质和抗剪强度参数的实时智能识别及地质模型的精准构建提供了可靠的解决方案。

关键词：岩质边坡随钻测试可钻性指标抗剪强度参数无监督学习

层状岩体磷矿床采空区失稳风险定量评价方法研究

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 168-175页

作者：陈东方王梦柯徐鼎平叶海旺王其洲刘建向彬武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 昆明有色冶金设计研究院股份公司云南昆明650032 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 湖北杉树垭矿业有限公司湖北宜昌443100 宜昌宜化殷家坪矿业有限公司湖北宜昌443100

现有层状岩体磷矿床采空区失稳分析方法很少考虑岩体力学参数的空间变异性。以杉树垭磷矿为研究背景,构建了能够表征岩体力学参数自相关性、互相关性及非高斯性的随机场,以层状岩体破坏接近度(FAI)为评价指标,建立了岩体单元破坏的极限... 详细信息

现有层状岩体磷矿床采空区失稳分析方法很少考虑岩体力学参数的空间变异性。以杉树垭磷矿为研究背景,构建了能够表征岩体力学参数自相关性、互相关性及非高斯性的随机场,以层状岩体破坏接近度(FAI)为评价指标,建立了岩体单元破坏的极限状态方程,并借助Hermite随机多项式建立了随机岩体力学参数输入场与网格单元FAI输出场间的显式函数表达式。最后,采用蒙特卡洛法计算磷矿采空区网格单元破坏概率,实现了磷矿采空区失稳风险的定量评价。结果表明:参数随机场能够很好表征岩体力学参数的空间变异性,采空区失稳高风险区域(破坏概率≥70%)位于矿柱高度的中间部位,矿柱表面的破坏深度在2m以内,与实际矿柱破坏位置与破坏深度相吻合。常规数值计算因计算结果指标分布差异,常面临难以判定磷矿采空区是否失稳的问题,而本文数值计算方法既考虑了层状岩体力学参数自相关性、互相关性及非高斯性的客观空间变异性特征,又实现了基于破坏概率的磷矿采空区失稳风险定量评价。

关键词：层状岩体磷矿床采空区失稳风险定量评价

考虑干湿循环影响的残积土μ–CT扫描与渗流模拟

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 228-235页

作者：安然陈昶牛玉璋武汉科技大学城市建设学院湖北武汉430065 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

花岗岩残积土广泛分布于中国东南沿海地区,其孔隙结构常因炎热多雨环境引起的干湿循环而发生扩张,改变土体的渗透性能,诱发工程事故。为了揭示干湿循环作用下花岗岩残积土细微观结构与渗透特性的演变规律,对原状样进行0到8次的脱湿–吸... 详细信息

花岗岩残积土广泛分布于中国东南沿海地区,其孔隙结构常因炎热多雨环境引起的干湿循环而发生扩张,改变土体的渗透性能,诱发工程事故。为了揭示干湿循环作用下花岗岩残积土细微观结构与渗透特性的演变规律,对原状样进行0到8次的脱湿–吸湿处理,开展微米计算机层析(μ–CT)扫描试验以获取土体的3维数字化模型,并结合扫描结果与AVIZO软件进行多通道渗流模拟,最后根据试验结果分别从定性和定量角度探究了土体孔隙体积分布与渗透系数的演化规律。结果表明:根据μ–CT扫描的图像结果,花岗岩残积土内部结构被划分为赤铁矿、石英、黏土和孔隙;3维重构模型反映了孔隙结构的扩张与连通模式,孔隙数量和尺寸在干湿循环过程中明显提高,孔隙率和孔隙连通率均与循环次数呈正相关;根据孔隙体积分布曲线可将土中孔隙分为微孔、中孔、大孔和裂隙4种类别,小体积微孔在干湿循环过程中逐渐转化为大体积的连通裂隙;3维渗流模型中的流线数量和分布密度随干湿循环次数增加而明显提高,由渗流模拟计算得到的绝对渗透率和渗透系数也不断增大;渗透系数的计算值总体上与实测值的演化规律相符,说明基于μ–CT扫描结果的渗流模拟可作为评价土体渗透特性的一种辅助手段。研究结果为深入了解花岗岩残积土渗流特性的环境损伤效应提供了重要的参考价值。

关键词：花岗岩残积土干湿循环 μ-CT扫描 3维数字化模型渗流模拟

穿断层破碎带隧道围岩大变形控制双梯度注浆机制

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隧道建设（中英文） 2024年第6期44卷 1194-1213,I0023-I0042页

作者：陶志刚孙吉浩曹振生胡才郭隆基何满潮中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 中电建路桥集团有限公司北京100160 中铁大桥局集团第六工程有限公司湖北武汉430100

近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩... 详细信息

近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩大变形,隧道工程设计者和建设者采用了多种控制方案,例如超前注浆、多层钢拱架被动支护、锚杆索主动支护等,但是都因断层破碎带围岩强度过低而出现超前注浆诱发围岩拉裂破碎、主动支护锚杆锚固力不足等现象。为解决上述难题,首先,提出一种增强穿断层破碎带隧道围岩强度的双梯度注浆技术,建立双梯度注浆概念模型,构建3种双梯度注浆模式;然后,确定特定工况下注浆材料粒径梯度与注浆压力梯度的适配条件;最后,通过理论分析、物理模型试验和现场试验,探索双梯度注浆机制及其控制效果。研究结果表明:1)随着开挖步序的增加,穿断层破碎带隧道拱肩变形最大,构造应力对围岩稳定性影响较大。2)在双梯度注浆作用下,浆液扩散效果良好,围岩未出现大面积脱落破坏,隧道周围岩体应力分布均匀。3)双梯度注浆形成了坚硬交叉浆脉骨架,达到了应力补偿效果,将围岩变形量从原来的3 100 mm控制到278 mm以内,实现了“零换拱、零侵限、零突涌”的目标。

关键词：隧道断层破碎带围岩大变形双梯度注浆开挖补偿法

穿断层隧道NPR锚索支护体系抗震特性振动台试验研究

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岩土力学 2024年第4期45卷 939-949页

作者：陶志刚丰于翔赵易张晓宇何满潮雷啸天中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩... 详细信息

为研究具有负泊松比效应(negative Poisson’s ratio,NPR)的恒阻大变形锚索在地震作用下的吸能特性与动力响应规律,利用振动台开展含断层隧道使用普通锚索支护以及使用NPR锚索支护的振动台物理模型试验,对比分析地震作用下处于不同围岩条件中以及使用不同锚索进行支护时隧道结构的动力响应规律。研究结果表明:在同一地震波作用下,使用NPR锚索进行支护的隧道结构破坏程度与使用普通锚索进行支护的隧道结构相比有明显的改善,表明NPR锚索在地震作用下具有良好的吸能特性,能够为隧道结构提供有效支护;通过对比分析普通锚索与NPR锚索的锚索轴力时程曲线可知,在地震波作用下,普通锚索会发生破断现象,轴力突降至零,而NPR锚索的高恒阻力能够持续提供有效支护;分析隧道结构各测点的加速度、应变、土压力等动力响应可知,隧道断层区域在地震作用下的动力响应更为明显,隧道结构在地震作用下呈现出拱肩→拱腰→拱顶的破坏规律,这一研究成果为类似隧道工程的支护对策提供了理论参考。

关键词：振动台试验隧道支护 NPR锚索地震响应

他白依隧道软岩大变形控制数值模拟优化分析及现场试验

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煤炭学报 2024年

作者：李介立张家国陈全胜敖瑞孙吉浩关朋潇中国矿业大学(北京)力学与建筑工工程学院中电建路桥集团有限公司中电建红河州建个元高速公路有限公司中电建路桥集团有限公司西南区域总部中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

以云南他白依隧道为研究工程背景，作为全线地质情况最复杂的隧道，其复杂性表现为：隧址区属构造溶蚀侵蚀区、地质状况多变、穿越多个断层破碎带、局部段落富水、岩石风化严重、构造应力影响剧烈等。在原支护作用下，出现了初支大变形... 详细信息

以云南他白依隧道为研究工程背景，作为全线地质情况最复杂的隧道，其复杂性表现为：隧址区属构造溶蚀侵蚀区、地质状况多变、穿越多个断层破碎带、局部段落富水、岩石风化严重、构造应力影响剧烈等。在原支护作用下，出现了初支大变形、钢拱架变形、突泥涌水等状况。采用现场调查、岩石结构分析和数值模拟等方法对围岩的变形和破坏机理进行了研究。围岩为强～全、中风化变质砂岩夹片岩和板岩为主。对岩体的扫描电镜观察表明，片理结构明显、岩体结构相对松散，孔隙较发育。岩石中粘土矿物含量较高，主要成分为伊利石和绿泥石。区域地应力主要以构造应力为主，隧址区地下水受岩性、构造和地形地貌等因素控制，地下水的补给与降雨等密切相关，地下水主要以松散堆积层孔隙水、岩裂隙水和岩溶水形式赋存。在NPR锚索控制体系实施下，大变形治理效果显著，围岩大变形有效控制在300mm内。为保证工程安全，提高施工效率，对NPR锚网和立体钢拱架耦合支护进行优化设计，利用FLAC3D与PFC3D软件对多个NPR锚索控制体系进行数值模拟，建立恒阻大变形效果的NPR锚网单元和双层立体钢拱架，对比分析各种方案下模拟得出的围岩变形图和支护结构位移图，再进行现场试验，将米级非对称变形控制结果与数值解进行分析对比，认为NPR锚网和立体钢拱架支护体系能够解决因围岩富水、突泥、破碎和局部高压涌水的工程技术难题，得到以NPR锚索为核心的不同支护工艺的耦合支护参数下隧道围岩的收敛变形演化规律。

关键词：隧道工程软岩大变形 NPR锚索数值模拟现场试验

岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究现状

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 890-906页

作者：何鹏飞何满潮李鑫陶志刚刘冬桥中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深地空间科学与工程研究院北京100083

岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关。尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研... 详细信息

岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关。尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研究多关注三向受压应力状态。进行了如下系统综述:在阐述金属和土体相关强度理论的基础上,介绍岩石强度理论的发展历程及研究进展;与岩石强度理论发展相协调的不同拉压应力状态下岩石强度试验的研究现状;进而分析了现有岩石强度测试所覆盖的应力状态分区及9种岩石强度理论所定义的3个特征拉伸强度的区别;最后对岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究中尚未解决的问题进行讨论总结并对未来研究工作进行了展望。

关键词：岩石力学强度理论应力状态破坏拉伸

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考虑时间滞后效应的库岸滑坡位移预测

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第8期49卷 1347-1355页

作者：杜岩宁利泽谢谟文白云飞李恒贾北凝北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 建设部综合勘察设计研究院有限公司北京100007

在库区滑坡位移预测预报研究中,库水位响应的滞后性使得传统滑坡位移预测模型难以分析单调增长的阶跃式变形特征,严重影响预测结果。基于此,在考虑库水位时间滞后效应基础上,建立了一套可应用于工程现场的自回归分布滞后位移预测模型,... 详细信息

在库区滑坡位移预测预报研究中,库水位响应的滞后性使得传统滑坡位移预测模型难以分析单调增长的阶跃式变形特征,严重影响预测结果。基于此,在考虑库水位时间滞后效应基础上,建立了一套可应用于工程现场的自回归分布滞后位移预测模型,并在金沙江上游某库岸滑坡进行工程应用。工程研究案例得出,库水位上升、地震是该滑坡变形加剧的主要诱发因素,且库水位作用于滑坡变形的滞后天数为8天,新模型计算滑坡累积位移与实际位移相关系数高达0.992 7,均方根误差为14.11 mm。此外,通过计算趋势速率比指标可以为滑坡监测预警提供新的敏感性评价参量。该研究不仅建立了一套具有物理意义的库岸滑坡位移预测模型,实现了滑坡位移的综合分析,而且实现了地震对滑坡位移演化贡献的定量计算,为蓄水期库岸滑坡演化全过程的安全风险管理提供了新的技术支持。

关键词：滑坡位移预测时间滞后效应自回归分布滞后模型库水位趋势速率比