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采动诱发应力主轴偏转对断层稳定性影响分析

岩土力学 2019年第11期40卷 4459-4466页

作者：卢志国鞠文君赵毅鑫王浩郑建伟刘爱卿煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为探究上、下盘不同开采顺序对断层稳定性影响,基于压力拱理论提出应力偏转概念,运用FLAC3D数值方法,模拟工作面分别从断层上盘和下盘向断层推进的过程,分析接触面应力状态和演化规律,验证采动诱发应力偏转,并与断层损伤变量及其增速进... 详细信息

为探究上、下盘不同开采顺序对断层稳定性影响,基于压力拱理论提出应力偏转概念,运用FLAC3D数值方法,模拟工作面分别从断层上盘和下盘向断层推进的过程,分析接触面应力状态和演化规律,验证采动诱发应力偏转,并与断层损伤变量及其增速进行对比分析。研究表明,工作面自上、下盘不同方向靠近断层,顶板主应力起始偏转位置分别为距离断层120 m和40 m处,相差80 m,且下盘最大偏转角是上盘工作面的1.68倍;断层损伤变量的启滑点分别距断层130 m和40 m,下盘工作面相对上盘工作面提前90m,二者良好的对应关系表明应力偏转与断层滑移失稳显著相关。采动诱发应力偏转产生附加应力概念可以很好解释上、下盘工作面断层稳定性差异,为断层保护煤柱留设及工作面过断层防灾措施制定提供新思路。

关键词：开采扰动应力偏转附加应力断层滑移

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考虑主应力偏转的采动诱发断层活化机理研究

中国矿业大学学报 2018年第1期47卷 73-80页

作者：赵毅鑫卢志国朱广沛焦振华王浩高宁中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

为探讨采动诱发应力场偏转活化断层机理,采用库仑破裂应力增量为断层单元活化判据,引入损伤因子评价断层面活化滑移破坏程度,模拟分析了主应力偏转对不同倾角断层面上应力分布及断层滑移量的影响.研究表明:采动诱发主应力偏转使得沿断... 详细信息

为探讨采动诱发应力场偏转活化断层机理,采用库仑破裂应力增量为断层单元活化判据,引入损伤因子评价断层面活化滑移破坏程度,模拟分析了主应力偏转对不同倾角断层面上应力分布及断层滑移量的影响.研究表明:采动诱发主应力偏转使得沿断层面剪应力增加,而垂直于断层的正应力又受开采卸压和应力偏转影响而减小;断层倾角越大,断层面上剪应力增量对主应力偏转响应越明显;逆断层下盘工作面向断层方向回采时,断层面附近区域底板主应力最先发生偏转,顶板处主应力偏转滞后于煤层和底板,然而顶板中主应力偏转量最大.不同断层倾角断层损伤因子随主应力偏转角变化呈倒"S"型变化.对于倾角分别为15°,30°,45°和60°断层,当最大主应力偏转至垂直断层时,断层面库仑破裂应力和损伤因子均最小;而偏转至平行断层时,断层库仑破裂应力和损伤因子最大,损伤因子最大值约为最小值的8.5~9.2倍.

关键词：应力偏转库仑破裂应力剪应力损伤因子断层活化

基于内外应力场理论的主应力偏转对断层稳定性的影响分析

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煤矿安全 2021年第1期52卷 213-219页

作者：董双勇李文洲煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为探讨主应力偏转对断层稳定性的影响,基于内应力场理论阐释主应力偏转机理,建立计算内外应力场范围的力学结构模型,利用FLAC3D计算工作面自下盘靠近断层过程中主应力偏转情况,并分析断层损伤变量及其增速。研究表明,随着工作面不断推进... 详细信息

为探讨主应力偏转对断层稳定性的影响,基于内应力场理论阐释主应力偏转机理,建立计算内外应力场范围的力学结构模型,利用FLAC3D计算工作面自下盘靠近断层过程中主应力偏转情况,并分析断层损伤变量及其增速。研究表明,随着工作面不断推进,采动诱发主应力在内外应力场范围发生2次方向相反的偏转;工作面自下盘靠近断层时,主应力发生偏转产生平行于断层面的剪应力,使断层活化失稳危险性更高;应力偏转与损伤变量在工作面靠近断层过程中高度对应,表明断层稳定性与主应力偏转密切相关。内外应力场理论解释了工作面向断层推进过程中主应力偏转现象。

关键词：内外应力场应力偏转数值模拟损伤变量断层活化

中强震对地壳应力场的影响——以盈江地区5次中强震为例

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地球物理学报 2022年第6期65卷 2063-2073页

作者：盛书中万永革胡晓辉宫猛张苏祥东华理工大学地球物理与测控技术学院南昌330013 防灾科技学院河北三河065201 中国科学技术大学合肥230026

为了研究中强震对震源区应力场的影响,本研究以盈江地区2008—2014年间发生的5次中强震为例,深入研究这5次中强震对盈江地区地壳应力场的时空影响.为了探究中强震对应力场的时空影响,我们对盈江地区地壳应力场进行了以下研究:根据5次中... 详细信息

为了研究中强震对震源区应力场的影响,本研究以盈江地区2008—2014年间发生的5次中强震为例,深入研究这5次中强震对盈江地区地壳应力场的时空影响.为了探究中强震对应力场的时空影响,我们对盈江地区地壳应力场进行了以下研究:根据5次中强震发生时间,分时段反演应力场以考察应力场在时间上是否存在变化;根据震源机制解的空间分布,将研究区分为南部和北部反演应力场,以确定应力场是否存在空间差异;随机抽取震源机制解反演应力场以便确定应力场是否存在时空差异.研究结果表明:(1)5次中强震对盈江地区应力场产生的扰动较小,没有引起盈江地区应力场在时间上的显著变化;(2)在研究时段内,盈江地区地壳应力场在时空上可以视为均匀应力场;(3)盈江地区的地壳应力场为走滑型,最大主应力轴呈NNE-SSW向,最小主应力轴呈SEE-NWW向,最大和最小主应力轴倾角近水平,中间主应力轴倾角近直立.

关键词：地壳应力场应力偏转盈江地区震源机制解中强震

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最大主应力偏转与集中对断层活化失稳的影响

煤矿安全 2019年第3期50卷 217-221页

作者：郭延华贺志龙河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

为研究断层附近最大主应力对断层活化失稳的影响,以济三煤矿KF76断层为工程背景,利用FLAC3D软件建立数值分析模型,分别在断层上下盘进行开挖模拟,分析随着工作面的推进断层附近最大主应力方向和大小的变化。结果表明:断层随工作面的推... 详细信息

为研究断层附近最大主应力对断层活化失稳的影响,以济三煤矿KF76断层为工程背景,利用FLAC3D软件建立数值分析模型,分别在断层上下盘进行开挖模拟,分析随着工作面的推进断层附近最大主应力方向和大小的变化。结果表明:断层随工作面的推进活化趋势不断增大,在断层下盘开挖时,工作面距断层40 m,断层发生活化;随着工作面向断层推进,断层附近最大主应力偏转与集中现象不断加剧,范围不断扩大;与断层上盘相比,在断层下盘开挖工作面,最大主应力偏转与集中现象均更加明显,影响范围更大,更易引起断层活化失稳。

关键词：断层活化失稳最大主应力应力偏转应力集中地质构造

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基于三角形滑移面的地基松动土压力研究

岩土力学 2023年第3期44卷 697-707页

作者：王家全陈家明林志南唐毅广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 广西壮族自治区岩土灾变与生态治理工程研究中心广西柳州545006

由岩溶塌陷、隧道开挖等方面引起的土体变形往往会对基础建设和基础结构等造成不均匀沉降、地面塌陷及开裂等危害,确定土体结构顶部松动土压力的分布情况并准确地分析土体变形与土拱效应间关系显得尤为重要。为了揭示土体变形和沉降对... 详细信息

由岩溶塌陷、隧道开挖等方面引起的土体变形往往会对基础建设和基础结构等造成不均匀沉降、地面塌陷及开裂等危害,确定土体结构顶部松动土压力的分布情况并准确地分析土体变形与土拱效应间关系显得尤为重要。为了揭示土体变形和沉降对结构顶部松动土压力的变化规律,进行了一系列不同H/B的活动门试验(H为地基高度,B为活动门宽度)。基于试验结果,提出以三角形作为力学模型分析不同滑移面时松动土压力的数学模型,考虑了滑移面角度与土体变形及主应力偏转三者之间的关系,分析了滑移面内任意水平微分土条的主应力偏转情况并建立受力平衡微分方程,根据不同滑移面形态下的边界条件求解松动土压力理论公式,与已有试验结果对比验证了理论公式的合理性。通过对滑移面角度、侧向土压力系数和内摩擦角等主要参数进行分析,结果表明:在较小相对位移下(1%~3%)土体应力迅速发生转移和重分布,初始滑移面角度略小于π/4+φ/2(φ为内摩擦角),随着H/B增大土体应力比缓慢增长最终趋于稳定;地基内封闭三角形滑移面的松动土压力与相对位移及内摩擦角相关;内摩擦角的增加使得土拱效应得到充分发挥,加强了应力转移,降低了土拱应力比;内摩擦角的增大减小了水平向应力分量,从而降低了侧向土压力系数。

关键词：松动土压力土拱效应三角形滑移面应力偏转

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考虑土拱效应的滑移面间竖向应力研究

中国矿业大学学报 2014年第3期43卷 374-379页

作者：陈国舟周国庆中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

假定活动门上方无黏性土滑移面为抛物线形,以滑移面间水平薄层作为分析单元,根据分析单元的静力平衡条件,推导了活动门上方侧压力系数和竖向应力计算公式。研究了模型高宽比、土体内摩擦角对竖向应力的影响。结果表明:模型高宽比、内摩... 详细信息

假定活动门上方无黏性土滑移面为抛物线形,以滑移面间水平薄层作为分析单元,根据分析单元的静力平衡条件,推导了活动门上方侧压力系数和竖向应力计算公式。研究了模型高宽比、土体内摩擦角对竖向应力的影响。结果表明:模型高宽比、内摩擦角越大,竖向应力越小,土拱效应越明显。求解得到的竖向应力较前人理论结果更接近数值模拟结果,且当滑移面竖直时的计算结果与Terzaghi理论结果吻合较好,验证了计算方法的正确性和合理性.

关键词：应力偏转侧压力系数竖向应力土拱效应

心墙坡比突变对水力劈裂影响的离心模型试验研究

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中国农村水利水电 2022年第7期 164-169,174页

作者：王艺洁陶虎张少英王军玺兰州交通大学土木工程学院兰州730070 西安理工大学土木建筑工程学院西安710000

挪威Hyttejuvet坝为加快心墙孔隙水压力消散,在施工过程中减小心墙宽度,致使心墙结构异变,初次蓄水后出现水力劈裂现象。为探究这种结构突变对形成水力劈裂的影响,采用离心模型试验,重点模拟心墙突变段在施工期和蓄水期的应力状态,成功... 详细信息

挪威Hyttejuvet坝为加快心墙孔隙水压力消散,在施工过程中减小心墙宽度,致使心墙结构异变,初次蓄水后出现水力劈裂现象。为探究这种结构突变对形成水力劈裂的影响,采用离心模型试验,重点模拟心墙突变段在施工期和蓄水期的应力状态,成功再现心墙坡比突变处水力劈裂现象。试验结果表明:由于填筑土料力学特性及固结发展,心墙和坝壳两种介质接触面附近形成拱效应,初次蓄水期水压力又侧向加荷,导致局部出现竖向应力小于水平应力的应力偏转现象。基于Geostudio渗流-应力耦合模块,建立土石坝模型,分析不同形态心墙上游面发生水力劈裂的危险位置。数值模拟研究表明:突变段心墙拱效应最为显著,无突变心墙则在高程85 m以上拱效应显著,且坡比越小,抗水力劈裂破坏能力越弱。

关键词：水力劈裂离心机模型试验流固耦合分析应力偏转

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考虑土拱渐进发展的松动土压力研究

岩土工程学报 2021年第8期43卷 1434-1442页

作者：雷华阳刘旭加瑞施福硕许英刚天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

结构上方土压力的确定是顶管工程设计和施工中的重要环节,施工中地层损失所引起的上方土体相对滑动使得竖向土压力减小,即形成土拱效应。在Terzaghi松动土压力模型的基础之上,通过水平微分土条的主应力轴偏转角的分析构建了平衡方程,考... 详细信息

结构上方土压力的确定是顶管工程设计和施工中的重要环节,施工中地层损失所引起的上方土体相对滑动使得竖向土压力减小,即形成土拱效应。在Terzaghi松动土压力模型的基础之上,通过水平微分土条的主应力轴偏转角的分析构建了平衡方程,考虑了施工深度以及地层损失对滑移破坏面形态的影响,并利用土拱形成的初始状态和稳定状态的边界条件分别进行了求解计算,分析了土拱效应的渐进发展趋势。经过对比分析,验证了计算模型的合理性,结合顶管施工的实际情况,探究了土体剪胀角和摩擦角对土拱效应的影响,为顶管施工中的土压力计算提供参考依据。

关键词：松动土压力土拱效应应力偏转渐进发展等沉面高度