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水力作用下缓倾顺层复合介质边坡滑移破坏机制分析

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岩石力学与工程学报 2014年第A2期33卷 3766-3775页

作者：夏开宗陈从新刘秀敏周意超程关文宋娅芬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

以宜巴高速公路上的彭家湾上覆堆积体及其下伏软硬岩互层构成的缓倾顺层复合介质边坡为例,在分析边坡滑移破坏形成与演变的基础上,探讨地下水力作用对边坡稳定性的影响机制。通过对边坡中水力作用特性进行分析,认为地下水力作用主要包... 详细信息

以宜巴高速公路上的彭家湾上覆堆积体及其下伏软硬岩互层构成的缓倾顺层复合介质边坡为例,在分析边坡滑移破坏形成与演变的基础上,探讨地下水力作用对边坡稳定性的影响机制。通过对边坡中水力作用特性进行分析,认为地下水力作用主要包括堆积体层处的动水压力和软硬岩层处的后缘张裂缝静水压力、潜在滑动面的扬压力及动水压力,堆积体层处的水力大小与岩层面的倾角有关,软硬岩层处的水力大小均取决于后缘张裂隙的充水高度;推导出不同滑动面下决定边坡稳定性的张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的表达式,建立边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下发生滑移破坏。通过计算和分析,验证公式的合理性,结果表明边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,地下水力作用下边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的扬压力有关,而动水压力的影响很小。

关键词：边坡工程水力作用缓慢顺层复合介质边坡稳定性滑移破坏

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含弱面岩石滑移破坏及锚固控制试验研究

采矿与安全工程学报 2017年第6期34卷 1081-1087页

作者：赵同彬程康康魏平傅知勇李刚山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 山东省淮河流域水利管理局规划设计院山东济南250100

为揭示矿山巷道破裂围岩锚固支护作用机理,对含不同角度(30°,45°,60°)弱面的节理岩石试件进行了单轴压缩试验,分析了加锚前后节理岩石破坏形态和强度特征,并采用数字散斑相关方法,研究了加载全过程变形场演化规律及锚固控制机制。研... 详细信息

为揭示矿山巷道破裂围岩锚固支护作用机理,对含不同角度(30°,45°,60°)弱面的节理岩石试件进行了单轴压缩试验,分析了加锚前后节理岩石破坏形态和强度特征,并采用数字散斑相关方法,研究了加载全过程变形场演化规律及锚固控制机制。研究结果表明:1)节理岩石失稳以弱面滑移为主,加锚后由连续滑动转变为间断式错动,其基体易产生压剪破坏;2)加锚提高了节理岩石峰值强度、弹性模量及极限应变量,且随弱面倾角增大(30°~60°),峰值强度呈下降趋势,而弹性模量呈上升趋势;3)根据节理岩石变形演化的弱面端部破裂、滑移面扩展、滑移变形3个阶段,锚杆支护机制可对应表现为变形协同作用、增韧抑裂作用和阻滑作用。

关键词：节理岩石滑移破坏变形场演化锚固机制

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砂层盾构隧道端部土体滑移破坏模式分析

中国公路学报 2017年第8期30卷 117-124页

作者：宋克志宋祎王梦恕孙谋鲁东大学土木工程学院山东烟台264025 北京交通大学土木与建筑工程学院北京100044 中国中铁隧道股份有限公司河南郑州450053

为了分析盾构进出洞时隧道端部土体的失稳破坏模式,为端部土体合理加固范围的确定提供理论依据,基于颗粒流分析程序(PFC),对砂层盾构隧道端部土体的失稳破坏过程和机理进行了数值分析,并采用FLAC3D程序进行对比验证。根据土体滑动规律,... 详细信息

为了分析盾构进出洞时隧道端部土体的失稳破坏模式,为端部土体合理加固范围的确定提供理论依据,基于颗粒流分析程序(PFC),对砂层盾构隧道端部土体的失稳破坏过程和机理进行了数值分析,并采用FLAC3D程序进行对比验证。根据土体滑动规律,给出一种对数螺旋线与直线组合的滑动破坏模式,运用颗粒流计算数据对滑动面进行曲线拟合,并进行相关性分析和显著性检验,得到颗粒摩擦因数取不同数值时的土体滑移面曲线方程。研究结果表明:隧道端部连续墙破除后,土体先在洞门附近发生局部破坏,随后土体颗粒松动破坏向内部发展,颗粒逐步发生位移重定向,最终在土体内部形成了一条显著的滑动破坏面,若隧道埋深较浅,滑动面将延伸贯通至地表;随着土体强度的增高,土体滑移直线倾角变大,对数螺旋线初始半径变小,土体破坏范围相应变小,端部土体越稳定,反之,端部土体滑移范围就会变大,稳定性变差;端部土体经过局部加固后,土体变形较小,内部不能形成滑动面,端部土体稳定性得以提高。

关键词：盾构隧道端部土体数值模拟分析滑移破坏土体稳定性

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岩石锚杆界面滑移破坏的DEM数值模拟

长江科学院院报 2018年第5期35卷 73-78,84页

作者：方威司马军蒋明镜武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 武汉人才市场有限公司武汉430000 同济大学地下建筑与工程系上海200092

锚固体与岩体之间界面滑移破坏是锚固系统失效的主要形式之一,开展岩石锚杆界面力学特性和破坏机制研究具有重要意义。基于岩石微观胶结接触模型,采用颗粒离散元(DEM)模拟了岩石锚杆的拉拔试验。首先分析了荷载-位移关系、轴力分布和界... 详细信息

锚固体与岩体之间界面滑移破坏是锚固系统失效的主要形式之一,开展岩石锚杆界面力学特性和破坏机制研究具有重要意义。基于岩石微观胶结接触模型,采用颗粒离散元(DEM)模拟了岩石锚杆的拉拔试验。首先分析了荷载-位移关系、轴力分布和界面剪应力分布规律,然后通过胶结破坏点的数目和组构研究了锚固段界面的微观破坏机制。主要结论有:模拟的荷载-位移曲线与室内试验结果基本一致;拉拔峰值荷载随锚固长度的增加而增大,界面平均粘结强度随着锚固长度的增加而减小;拉拔荷载值达到峰值后,锚固段界面产生渐进破坏;锚固段破坏在宏观上表现为界面滑移,在微观上主要表现为界面处的胶结拉伸破坏和沿轴力方向的微裂纹扩展。研究成果对开展岩石粘结锚杆的界面力学特性和破坏机制研究以及正确指导工程实践具有重要意义。

关键词：岩石锚杆拉拔试验锚杆界面滑移破坏离散元模拟

浅埋层状岩体偏压隧道滑移破坏机理及判定方法

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地下空间与工程学报 2021年第6期17卷 1733-1741页

作者：陈红军刘新荣杜立兵刘坤重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

渝涪高速公路鸭江隧道是典型的层状岩体隧道,其出入口段更是兼具了浅埋、地形和地质偏压等多重特点。基于鸭江隧道出口段的围岩参数,利用UDEC软件对不同岩层倾角条件下的浅埋层状岩体偏压隧道破坏过程进行了模拟。数值模拟的结果发现,... 详细信息

渝涪高速公路鸭江隧道是典型的层状岩体隧道,其出入口段更是兼具了浅埋、地形和地质偏压等多重特点。基于鸭江隧道出口段的围岩参数,利用UDEC软件对不同岩层倾角条件下的浅埋层状岩体偏压隧道破坏过程进行了模拟。数值模拟的结果发现,当岩层倾角较小时易沿结构面垂直方向发生弯折破坏,当岩层倾角较大时易沿结构面发生滑移破坏。通过对隧道拱顶上方被挖断岩层建立受力模型,得出了拱顶上部岩层下滑力计算公式,并确定了下滑力大于零时会发生滑移破坏的判定准则。岩层倾角、地面坡角、隧道开挖范围内岩层厚度这3个因素的值越大,越易发生滑移破坏;结构面内摩擦角、岩层埋深这两个因素的值越小,越容易发生滑移破坏。研究成果对浅埋层状岩体隧道的设计、施工具有理论和现实指导作用。

关键词：层状岩体偏压隧道滑移破坏下滑力

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节理化岩体复合式滑移破坏的模型试验研究

煤田地质与勘探 2005年第5期33卷 61-64页

作者：余子华中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

针对节理化岩体的自身特点,提出沿岩体层面产生的应力集中以及层面与节理之间的残余完整岩桥破坏,将可能导致岩体产生复合式滑移破坏。并在室内利用岩石三轴刚性伺服机,通过模型试验对岩体的层面和一组与层面正交的节理的情况进行模拟研... 详细信息

针对节理化岩体的自身特点,提出沿岩体层面产生的应力集中以及层面与节理之间的残余完整岩桥破坏,将可能导致岩体产生复合式滑移破坏。并在室内利用岩石三轴刚性伺服机,通过模型试验对岩体的层面和一组与层面正交的节理的情况进行模拟研究,分析了结构面性状和围压对复合式滑移破坏的影响,给出了在贯通性结构面(层面)倾角、非贯通性结构面以及围压等因素共同作用下,节理化岩体发生复合式滑移破坏的条件以及破坏面特征。在与前人的试验资料进行对比分析的基础上得到可靠的结论,期望为在将来的实践工作中正确评估节理化岩体的破坏模式提供指导性意见。

关键词：节理岩体滑移破坏模型

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含弱层巷道围岩滑移破坏规律的模拟研究

煤矿安全 2021年第7期52卷 237-244页

作者：丁敏杰郭鹏飞彭岩岩绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴312000

为研究弱层对煤矿巷道围岩滑移破坏的影响,基于UDEC岩土模拟软件,建立了含弱层煤矿巷道数值计算模型,对弱层与侧压力系数共同作用下巷道围岩滑移破坏规律展开研究。结果表明:弱层的存在改变了围岩中应力传递路径,减弱了围岩深部向煤帮... 详细信息

为研究弱层对煤矿巷道围岩滑移破坏的影响,基于UDEC岩土模拟软件,建立了含弱层煤矿巷道数值计算模型,对弱层与侧压力系数共同作用下巷道围岩滑移破坏规律展开研究。结果表明:弱层的存在改变了围岩中应力传递路径,减弱了围岩深部向煤帮的应力传递,促进了顶板向煤帮的应力传递,进而加剧围岩的剪切破坏与水平滑移;随弱层厚度增长,围岩临界破坏深度随之增大,煤体的剪切破坏也愈明显,围岩塑性区深度与水平滑移值也会进一步扩大;侧压力系数对含弱层巷道围岩的稳定性也具有重要影响,当侧压力系数为1.0时,煤帮围岩最为稳定,当侧压力系数介于1.0~2.0时,随侧压力系数的增大,围岩塑性区深度也会进一步增长,围岩滑移值呈非线性增长。

关键词：弱层煤矿巷道滑移破坏离散元煤岩体临界破坏深度