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结构面岩体边坡在循环动力扰动下力学响应特性

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煤矿安全 2024年第10期 166-172页

作者：张周爱于永江王永军国能宝日希勒能源有限公司辽宁工程技术大学矿业学院内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司

为了研究动力扰动下含软弱夹层岩体边坡的稳定性的问题，通过动力扰动下不同倾角结构面岩石试件的室内实验和构建动力扰动下岩体结构面动力学模型，研究了在动力循环扰动下不同倾角结构面岩体的动力响应特性。结果表明：循环扰动下应力... 详细信息

为了研究动力扰动下含软弱夹层岩体边坡的稳定性的问题，通过动力扰动下不同倾角结构面岩石试件的室内实验和构建动力扰动下岩体结构面动力学模型，研究了在动力循环扰动下不同倾角结构面岩体的动力响应特性。结果表明：循环扰动下应力-应变曲线是1条封闭的滞后环曲线，它的总的阶段特征为疏-密-疏；当扰动幅值恒定时，岩石变形量随倾角的增大而增大；对同一静载应力作用下同倾角结构面岩石试件而言，岩石结构面扰动破坏应力幅值存在扰动阈值；在扰动幅值小于该阈值的情况下，岩体的塑性变形相对稳定；一旦扰动幅值超过该阈值，试件结构面发生破坏，塑性变形失稳，具体表现为塑性累积与循环次数曲线呈现“S”形；当结构面倾角大于30°时，结构面岩体破坏不仅为材料破坏，还在岩体结构面的交界位置发生剪切破坏导致整个结构面岩石系统的不稳定破坏。

关键词：边坡稳定性动力扰动含弱夹层岩体岩体结构面滞后环扰动阈值

高应力动力扰动作用下抽水蓄能矿井泥质砂岩的动态响应特性（英文）

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Journal of Central South University 2024年第8期 2736-2747页

作者：梁彬王冬栾恒杰董玲刘建康王长盛 State Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control Co-Founded by Shandong Province and the Ministry of Science and Technology Shandong University of Science and Technology

废弃矿井抽水蓄能开发利用已逐渐成为储能技术开发与废弃矿井资源再利用的研究热点。井下地下厂房和蓄水空间处于高应力、循环水体反复抽蓄的复杂动态应力环境，这会导致围岩体结构面弱化、整体强度降低。废弃矿井地下围岩体动态响应特... 详细信息

废弃矿井抽水蓄能开发利用已逐渐成为储能技术开发与废弃矿井资源再利用的研究热点。井下地下厂房和蓄水空间处于高应力、循环水体反复抽蓄的复杂动态应力环境，这会导致围岩体结构面弱化、整体强度降低。废弃矿井地下围岩体动态响应特性是废弃矿井抽水蓄能电站建设与运行的重要基础。为研究高应力、动力扰动作用下抽水蓄能矿井围岩体动态响应特性，采用自主研制的蠕变扰动动态冲击加载系统对泥质砂岩开展不同应力水平和扰动振幅下的动力扰动加载试验。研究结果表明，应力水平与扰动振幅只有达到一定阈值后才导致泥质砂岩发生破坏，且应力水平对泥质砂岩破坏的影响更为显著，泥质砂岩应力-应变曲线中的滞后环呈现出独特的“稀疏-密集-稀疏”模式。随着应力水平和扰动振幅的增加，泥质砂岩的宏观破坏主要呈锥形，片状剥落明显，破坏完整性较差。基于声发射能量和振铃次数随时间的变化，破坏过程中的声发射活动分为三个阶段，即减弱期、平滑期和激增期，分别对应应力-应变曲线中压实阶段、弹性上升阶段和峰后破坏阶段。本研究结果对废弃矿井抽水蓄能电站建设和运行期内的围岩体稳定性分析有一定参考价值。

关键词：废弃矿井抽水蓄能动力扰动泥质砂岩声发射

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动力扰动下深部高应力矿柱力学响应研究

岩石力学与工程学报 2007年第5期26卷 922-928页

作者：李夕兵李地元郭雷叶洲元中南大学资源与安全工程学院

对深部矿柱在承受高静载应力时的动力扰动力学模型进行应力波传播力学响应分析,采用FLAC3D有限差分程序对深部开采圆形矿柱进行高应力下动力扰动数值计算。研究高径比为4的圆形矿柱在承受不同静载作用时对动力扰动的力学响应特性,通过... 详细信息

对深部矿柱在承受高静载应力时的动力扰动力学模型进行应力波传播力学响应分析,采用FLAC3D有限差分程序对深部开采圆形矿柱进行高应力下动力扰动数值计算。研究高径比为4的圆形矿柱在承受不同静载作用时对动力扰动的力学响应特性,通过改变矿柱所受静载应力的大小,来考察承压不同的矿柱对外界动力扰动的响应情况;通过改变扰动应力波峰值的大小,来考察动力扰动强度的变化对承受高应力矿柱稳定性的影响。矿柱的数值分析结果表明:承受高应力的岩体,随着所受初始静载应力的增大,外界的动力扰动对其影响就越明显;承受高静载应力的矿柱,较小的动力扰动可能会使其发生塑性破坏而导致深部开采时的“多米诺骨牌”效应。

关键词：岩石力学动力扰动高应力矿柱力学响应

动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的数值模拟

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第9期45卷 3158-3165页

作者：宋希贤左宇军王宪贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

为探索动力扰动下深部巷道围岩稳定的控制方法,在分析钻孔卸压作用机理的基础上探讨卸压孔与锚杆联合支护技术。结合某一巷道围岩,采用RFPA2D-Dynamic数值软件,在模拟静载荷作用下巷道破坏机理的基础上,模拟和分析动载荷作用下巷道围岩... 详细信息

为探索动力扰动下深部巷道围岩稳定的控制方法,在分析钻孔卸压作用机理的基础上探讨卸压孔与锚杆联合支护技术。结合某一巷道围岩,采用RFPA2D-Dynamic数值软件,在模拟静载荷作用下巷道破坏机理的基础上,模拟和分析动载荷作用下巷道围岩动态损伤破坏发展以及围岩中应力场重新分布的过程,揭示动力扰动下深部巷道卸压孔与锚杆联合支护的作用机理。研究结果表明:卸压孔与锚杆联合支护使巷道围岩自身形成承载结构并使高应力向深部转移,改善围岩中的应力环境,取得较理想的支护效果。因此,卸压孔与锚杆联合支护技术的研究对寻求深部巷道围岩稳定的控制方法具有重要的参考价值。

关键词：动力扰动深部巷道卸压钻孔联合支护数值模拟

动力扰动诱发承压水底板关键层失稳的突变理论研究

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岩土力学 2010年第8期31卷 2361-2366页

作者：左宇军李术才秦泗凤李利平大连大学材料破坏力学数值试验研究中心大连116622 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061

应用突变理论建立了承压水底板关键层在动力扰动下失稳的双尖点突变模型,探讨了动力扰动诱发煤层底板关键层失稳的机制,给出了关键层在动力扰动下失稳的判据,揭示了关键层动力失稳的机理。研究表明,关键层破坏与否,不仅取决于关键层的... 详细信息

应用突变理论建立了承压水底板关键层在动力扰动下失稳的双尖点突变模型,探讨了动力扰动诱发煤层底板关键层失稳的机制,给出了关键层在动力扰动下失稳的判据,揭示了关键层动力失稳的机理。研究表明,关键层破坏与否,不仅取决于关键层的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;承压水等静载荷作用对关键层结构振动频率的变化有一定的影响;对于受承压水等静载荷作用的底板关键层,不同的动压,如扰动的幅度、作用时间和频率的不同组合会对底板关键层结构产生不同的影响,有的是弹性振动,有的是稳定破坏,有的是突然断裂或失稳。

关键词：突水承压水底板关键层动力扰动突变稳定性

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动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性

岩土力学 2019年第3期40卷 942-950,1004页

作者：吴秋红赵伏军王世鸣周志华王斌李玉湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚... 详细信息

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明:初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷(如二次冲击、岩体挤压)作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。

关键词：动力扰动高应力分离式霍普金森压杆全长黏结锚杆力学响应

动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置研制与应用研究

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岩土力学 2022年第6期43卷 1727-1737页

作者：崔国建张传庆周辉卢景景高阳胡明明胡大伟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

动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静... 详细信息

动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静态荷载、多种法向边界条件、复杂波形宽频率动力扰动荷载(0.5~50 Hz)及宽频剪切速率(0.0001~10 mm/s)的法向和切向加载系统,施加冲击动力扰动荷载的摆锤冲击系统,开展循环往复剪切试验的剪切盒,数据采集和控制系统。通过控制软件编程,可开展不同剪切速率下恒定法向荷载、恒定法向刚度、卸法向荷载、变法向刚度和动态法向荷载条件下岩石结构面单调或循环剪切试验,静载叠加动载剪切试验,速率和应力阶跃试验和摆锤冲击剪切试验等。应用该装置开展了初步的试验研究,验证了试验过程中该装置具有良好的稳定性和准确性。该装置的研发对认识动力扰动作用下岩石结构面的响应特征,深入理解地震、岩爆等强动力型地质灾害的岩石结构面活化失稳触发效应及致灾机制具有重要的科学意义和工程价值。

关键词：岩石结构面动力扰动阶跃试验地震监测预报

动力扰动下既有隧道的动态响应及衬砌影响分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第A01期45卷 138-143页

作者：张运强曹文贵邢静康李智远朱生龙周苏华湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

基于现场监测数据,利用FLAC3D研究了拱桥铺隧道在动力扰动下的动态响应及衬砌产生的影响.研究结果表明:底部动载下,相对于无衬砌隧道,有衬砌隧道能改变除拱底外其它测点的运动方向,防止隧道内陷并能够有效减少隧道锚固壁位移;隧道锚固壁... 详细信息

基于现场监测数据,利用FLAC3D研究了拱桥铺隧道在动力扰动下的动态响应及衬砌产生的影响.研究结果表明:底部动载下,相对于无衬砌隧道,有衬砌隧道能改变除拱底外其它测点的运动方向,防止隧道内陷并能够有效减少隧道锚固壁位移;隧道锚固壁4个测点均承受压应力,且无衬砌支护时压应力值远小于有衬砌时,前者围岩表现更为"松散";有衬砌支护隧道拱肩处锚杆轴力出现中性点,而无衬砌支护时锚杆均为受拉,后者锚杆轴力峰值位置更靠近锚固壁,衬砌能有效分担围岩荷载并减小锚杆负载;有衬砌时锚杆轴力相对增速快且振幅大,而无衬砌支护隧道在应力波冲击后,锚杆轴力相对增速慢且振幅小,即衬砌能通过动态调整协助锚杆承担动荷载.

关键词：隧道工程动力扰动衬砌动态响应数值分析

动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析

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采矿与安全工程学报 2016年第1期33卷 63-69页

作者：唐礼忠高龙华王春蒋锋中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

为了研究动力扰动下不同厚度a、位置h和倾角θ的软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,利用有限元软件ABAQUS对含有夹层巷道受到采场爆破作用下围岩的力学响应进行数值分析,并结合冬瓜山铜矿深部出矿巷道实际提出支护优化方案。结果表明,动... 详细信息

为了研究动力扰动下不同厚度a、位置h和倾角θ的软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,利用有限元软件ABAQUS对含有夹层巷道受到采场爆破作用下围岩的力学响应进行数值分析,并结合冬瓜山铜矿深部出矿巷道实际提出支护优化方案。结果表明,动力扰动下:1)巷道顶板和两帮应力、位移与夹层厚度a或位置h呈非线性变化关系,围岩的稳定性随着a或h的增加先减小后增大,说明了厚度a或位置h对围岩次生静应力和动力扰动衰减的影响程度的相对变化;2)随着软弱夹层倾角θ增大,夹层对动力波的衰减作用增大,夹角较大时,对动力波的衰减作用更显著;3)软弱夹层对冬瓜山铜矿出矿巷道围岩的稳定性起重要作用,支护措施和技术参数优化可有效控制围岩变形,验证了上述研究的正确性。

关键词：动力扰动软弱夹层力学响应支护优化数值模拟