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地质力学模型试验中变温相似材料的温度特性研究

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四川大学学报（工程科学版） 2006年第1期38卷 34-37页

作者：何显松马洪琪张林李朝国四川大学水电学院

在采用变温相似材料的地质力学模型试验中，材料的力学指标及热物理性质随材料的温度变化而发生了变化，它对试验结果的影响程度将决定着试验结果的可靠性。运用模型试验和数值分析等手段，对材料的温度变化特性进行了研究，论证了材料... 详细信息

在采用变温相似材料的地质力学模型试验中，材料的力学指标及热物理性质随材料的温度变化而发生了变化，它对试验结果的影响程度将决定着试验结果的可靠性。运用模型试验和数值分析等手段，对材料的温度变化特性进行了研究，论证了材料的温度特性对试验结果影响程度为：对位移的影响程度约为6％，对应力的影响程度约为-6％～9％，提出了变温相似材料的温度适用范围为75℃内。

关键词：地质力学模型试验变温相似材料温度特性

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高拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

水力发电学报 2005年第1期24卷 53-58,64页

作者：周维垣杨若琼刘耀儒林鹏清华大学水利水电工程系北京100084

在保证大坝稳定设计时 ,除了数值模拟方法外 ,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义 ,列举了多个地质力学模型试验实例 ,并对试验方法及安全系数做了分析。

关键词：水工结构地质力学模型试验拱坝稳定分析

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地质力学模型试验技术研究及工程应用

长江科学院院报 2012年第12期29卷 78-82页

作者：董建华张林陈建叶陈媛胡成秋四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点试验室成都610065 四川大学水利水电学院成都610065

针对在地质力学模型试验研究过程中存在的岩体材料相似模拟以及结构面相对位移测试问题,首先开展了不同性能岩体变形特性的相似模拟研究,试验结果确定了配制岩体模型材料的成分及其制备方法,得到了水泥、石蜡和机油是影响高、中、低性... 详细信息

针对在地质力学模型试验研究过程中存在的岩体材料相似模拟以及结构面相对位移测试问题,首先开展了不同性能岩体变形特性的相似模拟研究,试验结果确定了配制岩体模型材料的成分及其制备方法,得到了水泥、石蜡和机油是影响高、中、低性能岩体模型材料变形特性的控制性因素,提出了不同变模岩体材料采用不同尺寸的模型小块体进行精细化模拟。同时,采用应变测试技术,研制了用于获取结构面相对位移的测试仪器,测试时,用应变仪记录不同加载条件下相应测点的应变变化过程,再由埋设之前标定得到了位移和应变系数,即可得出位移变化过程。上述研究成果在小湾拱坝模型试验中的应用表明,所制备的模型材料以及结构面相对位移测试技术是满足模型试验要求的。

关键词：地质力学模型试验岩体相似材料结构面相对位移应变技术

动静荷载联合作用下冲击地压巷道破坏机制大型地质力学模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2014年第10期33卷 2095-2100页

作者：王四巍刘汉东姜彤华北水利水电大学河南省岩土力学与结构工程重点实验室河南郑州450045

采用静载模拟巷道初始地应力场,TNT爆炸模拟冲击地压,利用大型地质力学模型试验机对巷道在动、静荷载联合作用下的响应规律进行研究。试验中施加了相当于相似材料单轴抗压强度的最大静压力,荷载侧压比为1/3。在模型内部相同位置依次施加... 详细信息

采用静载模拟巷道初始地应力场,TNT爆炸模拟冲击地压,利用大型地质力学模型试验机对巷道在动、静荷载联合作用下的响应规律进行研究。试验中施加了相当于相似材料单轴抗压强度的最大静压力,荷载侧压比为1/3。在模型内部相同位置依次施加10,15和20 g TNT动荷载,在最后一次爆炸荷载作用下,洞室出现抛掷型冲击地压破坏现象。试验结果表明:巷道冲击地压灾害是动、静荷载联合作用的结果;在冲击瞬间作用下,冲击荷载与已存在静荷载叠加,使得巷道围岩压力迅速增加,叠加后作用力大于围岩承载能力时,引发围岩冲击破坏;围岩产生的冲击变形与巷道开挖后产生的初始变形叠加,形变超出围岩的变形能力时,洞壁首先发生破坏。围岩变形和冲击破坏范围与冲击力的大小及地应力水平相关性显著。

关键词：采矿工程冲击地压破坏机制地质力学模型试验冲击荷载与静载共同作用

突变理论在地质力学模型试验失稳判据中的应用

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工程科学与技术 2017年第4期49卷 18-25页

作者：董建华张林徐远飞陈建叶刘玉琨四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 成都理工大学博物馆四川成都610059

地质力学模型试验是研究高坝工程稳定安全性的重要方法之一,如何较准确的通过测试结果建立大坝失稳判据,判断坝与地基的失稳破坏过程,得到综合稳定安全系数,是地质力学模型试验的关键技术问题。本文由突变理论及其相关性质,选用较为成... 详细信息

地质力学模型试验是研究高坝工程稳定安全性的重要方法之一,如何较准确的通过测试结果建立大坝失稳判据,判断坝与地基的失稳破坏过程,得到综合稳定安全系数,是地质力学模型试验的关键技术问题。本文由突变理论及其相关性质,选用较为成熟的尖点突变模型及其标准势函数公式,推导出相应的失稳突变判别式,建立基于尖点突变理论的失稳判据,并通过相关算例进行有限元分析,依据计算成果的变位–超载系数关系,提出超载安全系数,并与有限元塑性区贯通、计算不收敛等失稳判据对比分析,印证尖点突变模型失稳判据的可靠性和适用性。再将其应用于丹巴水电站地质力学模型试验中,试验结果给出了闸坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得了闸坝的变形及分布特征,揭示了裂缝发展的全过程及其破坏机制,得到降强系数为1.18,超载系数为1.8~2.0,确定了闸坝整体稳定安全系数为2.12~2.36。根据尖点突变理论,由试验测试成果建立相关失稳判据,据此提出破坏过程及综合稳定安全系数,并与常规地质力学模型试验分析成果进行对比,分析结果验证了基于地质力学模型试验测试成果的尖点突变模型失稳判据的合理性。

关键词：尖点突变理论有限元地质力学模型试验失稳判据

基于地质力学模型试验的大岗山拱坝整体稳定性分析

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岩石力学与工程学报 2014年第5期33卷 971-982页

作者：张泷刘耀儒杨强黄彦昆邵敬东黎满林清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072

地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系... 详细信息

地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系统施加坝面水荷载;采用的数据采集系统能及时、高效地测量坝面应变、坝基岩体外部位移和内部相对位移,并自动存储数据。采用超载水容重法进行超载破坏试验,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律以及坝体和坝基岩体的开裂破坏过程。采用3个特征超载安全系数K1,K2和K3对大岗山拱坝整体稳定性进行评价。通过地质力学模型试验和基于变形加固理论的三维数值模拟对比分析表明,大岗山拱坝整体稳定性较高,并得到对拱坝–坝基整体稳定起控制性作用的部位。

关键词：水利工程拱坝地质力学模型试验小块体砌筑技术数值模拟整体稳定

深部厚顶煤巷道大型地质力学模型试验系统研制与应用

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煤炭学报 2013年第9期38卷 1522-1530页

作者：李术才王德超王琦王富奇彭蓬李为腾江贝王洪涛山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 兖矿集团有限公司博士后科研工作站山东邹城273500

为研究深部厚顶煤巷道围岩应力演化规律与变形特征,研制了大型地质力学模型试验系统。该系统由反力装置、柔性均布压力加载装置、数字智能液压控制系统和高精度多元实时监测系统组成,具有可自由拼装、模拟空间大、荷载集度高、边界加载... 详细信息

为研究深部厚顶煤巷道围岩应力演化规律与变形特征,研制了大型地质力学模型试验系统。该系统由反力装置、柔性均布压力加载装置、数字智能液压控制系统和高精度多元实时监测系统组成,具有可自由拼装、模拟空间大、荷载集度高、边界加载均匀和模拟精度高等特点。以赵楼煤矿3302工作面运输巷为工程背景,通过大量的相似材料配比及力学参数测试,确定了两种不同系列的材料分别模拟砂岩和煤层;设计制作了预应力锚杆(索)、箱型支护梁、钢带及托盘等相似构件;对让压型锚索箱梁支护系统进行了大比尺模型试验研究,得到了深部厚顶煤巷道开挖支护过程中的围岩内部应力演化与变形规律。结果表明,该系统能够较好地进行深井煤巷及其他大型地下硐室开挖支护全过程的模型试验研究。

关键词：厚顶煤巷道地质力学模型试验大比尺柔性均布压力加载装置应力演化变形特征

无煤柱自成巷三维地质力学模型试验系统研制与工程应用

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岩石力学与工程学报 2020年第8期39卷 1582-1594页

作者：王琦江贝辛忠欣何满潮李术才张朋王悦蒋振华中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 山东大学岩土工程中心山东济南250061 中国矿业大学(北京)深地空间科学与工程研究院北京100083 山东天勤工程科技有限公司山东菏泽274799

切顶卸压无煤柱自成巷技术是一种新型煤炭开采方法,利用矿山压力做功与岩体碎胀特性自动形成巷道,实现了煤炭开采无巷道掘进、无煤柱留设。为深入研究无煤柱自成巷开采全过程的覆岩运动机制、矿压显现规律与自成巷变形破坏机制,自主研... 详细信息

切顶卸压无煤柱自成巷技术是一种新型煤炭开采方法,利用矿山压力做功与岩体碎胀特性自动形成巷道,实现了煤炭开采无巷道掘进、无煤柱留设。为深入研究无煤柱自成巷开采全过程的覆岩运动机制、矿压显现规律与自成巷变形破坏机制,自主研发了切顶卸压无煤柱自成巷三维地质力学模型试验系统,由反力液压加载系统、自动采煤成巷系统和高精实时监测系统组成。试验系统配备无煤柱自成巷推采、切缝、成巷等核心工艺的成套模拟试验装置,实现无煤柱自成巷采掘留一体化开采全过程的真实模拟与完整工作面矿压规律的监测分析,通过组合式反力装置,可开展5.5 m×2.4 m×3.0 m(长×高×宽)以内不同尺寸模型体的地质力学模型试验。以我国首个N00工法工作面——柠条塔煤矿S1201–II工作面为工程背景,利用该试验系统开展了无煤柱自成巷工艺中最复杂的N00工法的三维地质力学模型试验,揭示了N00工法开采的矿压显现规律,得到了自成巷围岩变形控制机制,明确了自成巷关键破坏部位,提出了相应的工程建议,指导了现场设计与应用。现场试验与模型试验结果相一致,验证了模型试验系统研发与应用的合理性与有效性。

关键词：采矿工程无煤柱自成巷地质力学模型试验试验系统研发 N00工法现场应用

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三峡库区千将坪滑坡地质力学模型试验研究

岩石力学与工程学报 2010年第5期29卷 1023-1030页

作者：肖诗荣刘德富姜福兴姜小兰三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 长江科学院湖北武汉430010

通过以微震和百分表位移为主要试验量测手段的地质力学模型试验,对三峡库区千将坪滑坡进行滑坡机制和利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性研究。试验结果表明,蓄水前的强降雨对滑坡稳定性影响微弱或基本无影响,水库蓄水引起的浮托... 详细信息

通过以微震和百分表位移为主要试验量测手段的地质力学模型试验,对三峡库区千将坪滑坡进行滑坡机制和利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性研究。试验结果表明,蓄水前的强降雨对滑坡稳定性影响微弱或基本无影响,水库蓄水引起的浮托力作用仅使滑坡产生蠕滑变形,滑带被水浸泡弱化强度降低是滑坡真正的致滑原因。试验记录的微震事件较清晰地反映滑坡变形破裂破坏过程,并揭示滑带破裂贯通总体上具有自滑坡前缘逐步向滑坡中部发展的规律,从试验角度论证利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性。

关键词：边坡工程千将坪滑坡地质力学模型试验微震水库蓄水滑坡机制