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砂的静力加卸载试验和应力释放模型研究

岩土力学 2009年第9期30卷 2667-2673,2685页

作者：庄丽周顺华同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092

采用室内静力模型试验研究了某种石英砂的加卸载和应力释放特性,对比了在砝码加卸载条件下圆筒玻璃容器和矩形铁箱容器中砂中不同位置处的应力变化,明确了砂的加卸载应力变化规律,并在此基础上提出了针对砂土的摩擦型散粒体材料的应力... 详细信息

采用室内静力模型试验研究了某种石英砂的加卸载和应力释放特性,对比了在砝码加卸载条件下圆筒玻璃容器和矩形铁箱容器中砂中不同位置处的应力变化,明确了砂的加卸载应力变化规律,并在此基础上提出了针对砂土的摩擦型散粒体材料的应力释放模型。研究表明:砂中应力在加载阶段呈线性增加;而在卸载初期时应力无变化或减小量远小于卸去荷载,卸载后期砂中应力先是慢慢释放,之后在某一级卸载时突然快速释放,有较明显的分界点。分析认为,砂中加卸载规律不同的主要原因在于砂中的内摩擦作用,当卸去的荷载"作用"大于砂中内摩擦阻力时,才会产生应力释放。应力释放与否和释放大小不仅与内摩擦阻力大小有关,还与卸载水平和卸载前的应力状态有关。

关键词：砂土摩擦阻力加卸载应力释放

基于应力释放率与微震监测的高强度开采工作面推进速度效应分析

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采矿与安全工程学报 2021年第2期38卷 295-303页

作者：李杨杨天鸿郝耐宋卫东付建新于玲北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 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 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

西部大规模高强度开采已经带来了严重的地质灾害和环境损伤问题,而工作面的推进速度是高强度开采的重要特征之一,故开展在高强度开采条件下推进速度对关键层破坏及失稳机制的影响规律研究具有重要的指导意义。推进速度的影响实际上是一... 详细信息

西部大规模高强度开采已经带来了严重的地质灾害和环境损伤问题,而工作面的推进速度是高强度开采的重要特征之一,故开展在高强度开采条件下推进速度对关键层破坏及失稳机制的影响规律研究具有重要的指导意义。推进速度的影响实际上是一个时间效应问题,本文针对以往研究成果在计算推进速度影响规律时所忽略的时间效应问题,利用岩土有限元分析软件Midas/GTS的LDF功能,开展基于应力释放率的推进速度效应分析。并依托高强度开采矿山现场,通过微震事件的定位结果,分析验证推进速度的影响规律。结果表明,当工作面推进速度较慢时,应力调整范围较大,形成“马鞍形”的应力调整区;而当工作面以较快速度推进时,应力调整范围较小,且形成“子弹形”应力调整区。随着工作面推进速度的增加,每天产生的微震事件分布范围(即开采引起的破坏区)明显减小,工作面后方的微震事件分布范围明显增加,微震事件在煤层顶板的发展高度也变低,从而减小了对岩层的破坏。可以看出工作面推进速度增加的实质是,围岩变形破坏特征时间效应的体现,围岩岩体的变形时间缩短,影响了围岩应力调整的完整程度,形成了不同的围岩应力调整范围。

关键词：煤矿推进速度应力释放微震数值模拟

基于快速应力释放的深埋隧洞岩爆防治对策研究

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岩土力学 2012年第2期33卷 547-553页

作者：汪洋王继敏尹健民王法刚艾凯长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010 二滩水电开发有限责任公司成都610021

大型地下工程开挖中,高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能而产生岩爆。岩爆作为常见的一类动力失稳地质灾害现象,极大地威胁着现场施工人员和设备的安全。作为雅砻江锦屏二级水电站的主要工程,千米级埋深的... 详细信息

大型地下工程开挖中,高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能而产生岩爆。岩爆作为常见的一类动力失稳地质灾害现象,极大地威胁着现场施工人员和设备的安全。作为雅砻江锦屏二级水电站的主要工程,千米级埋深的引水隧洞也面临高地应力下硬岩岩爆问题。针对锦屏二级引水隧洞岩爆的特点,提出采用快速应力释放的方法防治岩爆,并采用数值模拟的方法优选了倾斜辐射爆破孔方案。数值模拟结果表明:该方法能使岩体内的初始应力快速卸荷,同时使应力集中区向岩体深部转移。通过在锦屏二级引水隧洞工程中的试验与运用,采用声波测试法对实施快速应力释放方案的效果进行检验,验证了快速应力释放方法防治岩爆的有效性。研究成果为解决类似工程岩爆防治问题提供了理论依据和借鉴。

关键词：锦屏二级水电站深埋隧洞岩爆应力释放

砂性土成拱应力释放特性的模型试验及数值模拟研究

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岩土力学 2013年第2期34卷 395-403页

作者：贾剑周顺华宫全美同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

通过室内模型试验研究了卸荷尺度及孔隙率对砂性土成拱应力释放特性的影响,并应用离散元分析软件PFC2D进一步对颗粒摩擦性质影响、成拱后应力场以及位移场变化规律和应力释放分区进行了细观研究。研究发现:(1)数值模拟对卸荷尺度影响因... 详细信息

通过室内模型试验研究了卸荷尺度及孔隙率对砂性土成拱应力释放特性的影响,并应用离散元分析软件PFC2D进一步对颗粒摩擦性质影响、成拱后应力场以及位移场变化规律和应力释放分区进行了细观研究。研究发现:(1)数值模拟对卸荷尺度影响因素的研究结果与室内试验一致,应用PFC2D研究砂性土应力释放特性是可行的。(2)应力释放区内竖向应力释放大于应力加载区,而水平应力释放小于应力加载区;侧压力系数在应力释放区内距离卸荷位置越近增量越大,而在应力加载区距离卸荷位置越近增量越小。(3)砂性土摩擦性质会减小土体成拱对应力释放以及侧压力系数变化的影响。(4)应力释放随着卸荷尺度及孔隙率的增大而增大;对于侧压力系数,在应力释放区内随着卸荷尺度或孔隙率的增大而增大,而在应力加载区随着卸荷尺度或孔隙率的增大而减小。

关键词：砂性土离散元应力释放土拱效应侧压力系数

非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解

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岩石力学与工程学报 2013年第S2期32卷 3455-3465页

作者：卞跃威夏才初肖维民朱合华同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v... 详细信息

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1~11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。

关键词：隧道工程非静水压力场应力释放黏弹性解斯蒂尔杰斯积分法侧压系数

碾压混凝土拱坝设人工短缝的应力释放及止裂作用

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水利学报 2002年第5期33卷 9-14页

作者：刘光廷谢树南李鹏辉张富德清华大学水利水电工程系北京100084

大仓面碾压混凝土拱坝横缝少 ,整体性好 ,仓面准备工作量少 ,浇注工艺简化 ,施工速度快 ,省水泥和温控措施 ,但施工期内外温差约束强 ,运行期均匀温降及温差应力大 .拱结构研究表明 :在上游坝肩拉力区设人工折缝 ,将折缝缝端置于低应力... 详细信息

大仓面碾压混凝土拱坝横缝少 ,整体性好 ,仓面准备工作量少 ,浇注工艺简化 ,施工速度快 ,省水泥和温控措施 ,但施工期内外温差约束强 ,运行期均匀温降及温差应力大 .拱结构研究表明 :在上游坝肩拉力区设人工折缝 ,将折缝缝端置于低应力区 ,下游面拱冠设径向短缝 ,可以大大减少或消除温度和水压引起的拉力 ;从近缝两侧有限元节点位移差直接求得缝端应力强度因子 ,和缝端止裂措施组合韧性比较 ,可以保证人工构造缝的稳定 .该设计已用于碾压混凝土工程 ,实测表明在超高水位下运行时人工短缝张开小于 1mm ,止裂措施后实测应变小于 37个微应变 ,止裂效果好 ,人工缝保持稳定 .

关键词：碾压混凝土拱坝人工短缝应力释放断裂控制止裂

考虑应力释放含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性解

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中国铁道科学 2013年第2期34卷 58-65页

作者：李鹏飞赵勇张顶立刘建友铁道部经济规划研究院北京100038 清华大学土木工程系北京100084 北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044

基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施... 详细信息

基于厚壁圆筒受均布压力的弹塑性解,推导考虑应力释放时含衬砌的深埋圆形隧道应力及变形的弹塑性求解公式。采用推导的公式对1个工程实例进行计算,并与FLAC3D有限差分程序模拟解对比分析,验证了求解公式的正确性。研究结果表明:及时施作具有一定刚度的支护,可以降低开挖面围岩应力释放量,从而减小围岩塑性变形;受开挖面变形释放的影响,衬砌与围岩接触界面变形并不连续,不能将支护变形等价于围岩变形;在计算隧道开挖引起的围岩塑性变形时,采用非关联流动法可以更好地描述隧道开挖后岩(土)体的塑性变形特性。

关键词：深埋隧道平面应变模型应力释放塑性区半径变形释放

急速卸压条件下构造煤体应力释放规律试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 634-644页

作者：蒋静宇史孝宁程远平沈润生马建军王成浩中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿河南永城476600 中山大学土木工程学院广东广州510275

为研究构造煤在急速卸压条件下的应力释放规律,开展了不同卸围压速度条件下的型煤试样三轴试验,对比分析了构造煤在不同应力路径下的应力⁃应变曲线和力学特性演化特征,并通过数据拟合分析了急速卸压条件下的应力释放规律。结果表明:卸... 详细信息

为研究构造煤在急速卸压条件下的应力释放规律,开展了不同卸围压速度条件下的型煤试样三轴试验,对比分析了构造煤在不同应力路径下的应力⁃应变曲线和力学特性演化特征,并通过数据拟合分析了急速卸压条件下的应力释放规律。结果表明:卸围压速度越快,构造煤破坏时的变形程度和峰值应力越小。卸围压降低了煤体的内聚力,劣化程度为14.02%~21.95%,卸围压速度越快,劣化作用越强。卸围压降低了煤体变形模量和泊松比,表明卸围压加剧了煤体损伤,降低了煤体抵抗变形的能力。当卸围压速度趋近于急速时,峰值应力的劣化程度为17.84%,内聚力的劣化程度为21.95%,表明急速卸压条件下构造煤更易失稳破坏,应力释放控制瓦斯膨胀能的非稳态释放,从而导致构造煤突出的连续发展。

关键词：构造煤急速卸压卸围压速度应力释放煤与瓦斯突出

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应力释放效应对抗拔桩承载力影响分析及应用

地下空间与工程学报 2015年第1期11卷 120-126页

作者：张继红朱合华同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海地固岩土工程有限公司上海200092

抗拔桩受力时,桩身径向微量收缩,桩周土体侧向应力释放,桩侧摩阻力降低。文章将桩对土的卸载作用导致摩阻力降低值与不考虑该作用时摩阻力之比,定义为单桩抗拔承载力折减系数Js。定义土体的回弹模量与压缩模量之比为土的压缩回弹比λj... 详细信息

抗拔桩受力时,桩身径向微量收缩,桩周土体侧向应力释放,桩侧摩阻力降低。文章将桩对土的卸载作用导致摩阻力降低值与不考虑该作用时摩阻力之比,定义为单桩抗拔承载力折减系数Js。定义土体的回弹模量与压缩模量之比为土的压缩回弹比λj。利用极限平衡状态方程,针对刚性桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩与钢管桩,分析了不同的土体压缩回弹比λj所反映的应力释放程度对承载力的影响。结合外径1.7 m,长81.3 m,壁厚25 mm的大直径超长抗拔钢管桩静载荷试验进行验证。结果表明压缩回弹比λj能很好反映土体应力释放对承载力的影响,是抗拔桩侧阻力低于抗压桩的主要原因,承载力计算值与实测值相符,其精度远高于现行规范方法,可供工程实践与科学研究参考。

关键词：抗拔桩极限承载力折减系数应力释放压缩回弹比足尺试验