检索结果-南通市图书馆

浸水煤体单轴压缩能量破坏机理及层理效应研究

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工程科学与技术 2024年

作者：刘小玲张泽天张茹曹志国任利孙紫琬查尔晟四川大学深地科学与工程教育部重点实验室北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室四川大学水利水电学院四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室

煤矿地下水库煤柱坝体存在显著的浸水渐进灾变力学响应，揭示浸水煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应影响对煤柱坝体设计优化及安全控制具有重要意义。采用岩石多轴加载力学试验系统TEST 60，开展了垂直及平行两种层理方向不同浸水时间... 详细信息

煤矿地下水库煤柱坝体存在显著的浸水渐进灾变力学响应，揭示浸水煤体单轴压缩能量演化特性的层理效应影响对煤柱坝体设计优化及安全控制具有重要意义。采用岩石多轴加载力学试验系统TEST 60，开展了垂直及平行两种层理方向不同浸水时间（0 d、2 d、4 d、16 d）煤样的单轴压缩试验，获取了浸水煤样单轴压缩全应力-应变曲线及物理力学参数，探究了煤样单轴压缩加载全过程能量演化特征，分析了不同层理浸水煤样单轴压缩能量演化机理。结果表明：1）长时间浸水后，垂直层理和平行层理煤样均发生了明显的水软化，其抗压强度明显变小，且各能量指标均较未浸水时有明显降低，浸水16 d平行层理、垂直层理煤样峰值应力处对应的总能量分别为未浸水时的56%、53%;2）在浸水4 d内，平行层理煤样受水软化作用的影响不显著，而垂直层理煤样的抗压强度出现先增加后降低的现象，其弹性应变能变化趋势与强度保持一致，其总能量、耗散应变能随着浸水时间的增加逐渐降低；3）相同浸水时间下垂直层理煤样的强度及变形破坏过程中的各能量指标均高于平行层理煤样，未浸水垂直层理煤样的峰值总能量约为平行层理的2倍；4）由于不同层理方向煤样吸水能力及其破坏面与层理面的关系有差异，导致在短时间浸水作用后不同层理煤样单轴压缩能量演化存在差异。研究结果可丰富人们对浸水煤体受载破坏过程能量演化规律的认识，为指导煤矿地下水库的安全建设与稳定运行提供参考和依据。

关键词：浸水时间层理煤单轴压缩能量演化

采动地表与输电线塔大板基础协同变形规律研究

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采矿与安全工程学报 2024年第3期41卷 472-480页

作者：赵兵朝赵阳冯杰王京滨冯欣怡西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054

为保障矿区输电线塔在采动影响下安全运行,通过理论分析和数值模拟探究采动地表与输电线塔大板基础协同变形规律。以某工作面上覆输电线塔大板基础为研究对象,基于基础的破坏形式,建立了大板基础力学模型,结合概率积分法推导得出地表与... 详细信息

为保障矿区输电线塔在采动影响下安全运行,通过理论分析和数值模拟探究采动地表与输电线塔大板基础协同变形规律。以某工作面上覆输电线塔大板基础为研究对象,基于基础的破坏形式,建立了大板基础力学模型,结合概率积分法推导得出地表与拉伸区、压缩区及中性区基础的协同变形关系式。理论分析表明:采动基础变形的关键参数有基础弹性模量(E_(j))、土体泊松比(μ)、基础根开(b_(t))、土体弹性模量(E)、电塔自重(P)和基础截面惯性矩(I_(y));基础水平变形ε_(j)与E_(j)和μ呈负相关,与地表水平变形ε、b_(t)和E呈正相关;基础倾斜变形i_(j)与地表倾斜变形i、P和b_(t)呈正相关,与E_(j)和I_(y)呈负相关。数值模拟表明:拉伸区基础水平变形>压缩区基础水平变形>中性区基础水平变形。

关键词：采动地表变形输电线塔大板基础概率积分协同变形

大倾角煤层伪俯斜工作面平行四边形液压支架结构设计与运动响应

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 314-325页

作者：伍永平杜玉乾解盘石王红伟胡博胜闫壮壮王同胡涛西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054

液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面“围岩-装备”系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采。以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分... 详细信息

液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面“围岩-装备”系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采。以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分析、数值仿真的综合研究方法,分析了大倾角伪俯斜工作面“支架-围岩”稳定性特征,并以ZY7000/22/45型液压支架为基础,发明一种新型平行四边形液压支架,进行了结构合理性设计,分析了关键构件运动学响应特征。研究表明:大倾角伪俯斜综采工作面垮落矸石非均匀填充以及矸石对支架的砸、压、推作用是影响支架稳定性的关键因素,平行四边形顶梁与底座更适应伪俯斜工作面。设计的平行四边形支架顶梁、底座及立柱排布方式为平行四边形,异形掩护梁与后连杆、油缸连杆、底座构成柔性四连杆结构。平行四边形支架立柱为主要承载结构,油缸连杆为主要运动机构,其运动特征影响因素主要为上下柱窝间距和前后连杆与掩护梁铰接位置间距,其中掩护梁与后连杆是支架位姿调控的关键,且支架运动过程中无双扭线产生。研究结果为该类条件工作面支架提供了一种选型,一定程度上保障了该类煤层的安全生产。

关键词：大倾角煤层伪俯斜平行四边形液压支架结构设计运动响应

基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究

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水文地质工程地质 2024年第2期51卷 163-171页

作者：刘琛尧晏启祥孙润方王绪邓宝华陈耀西南交通大学土木工程学院四川成都610031 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室四川成都610031 交通隧道工程教育部重点实验室(西南交通大学) 四川成都610031 中铁二局第二工程有限公司四川成都610091

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数... 详细信息

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术,对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证,模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类:剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状;剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态;复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似,均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少;维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段;而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段,最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论:突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程,但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。

关键词：岩溶隧道突水灾害防突岩体离散-连续耦合

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裂隙砂岩应变场演化与超声时移衰减特征研究

岩土力学 2024年第5期45卷 1284-1296页

作者：张朝俊吴顺川储超群庞瑞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 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室云南昆明650093

微裂纹萌生、扩展和聚结模式的识别是研究岩体灾害孕育演化过程的基础。为探究裂隙岩石微裂纹发育过程及机制,采用主动超声测量和数字图像相关(digitalimagecorrelation,简称DIC)技术同步监测单轴压缩下预制裂隙砂岩的损伤破裂过程,分... 详细信息

微裂纹萌生、扩展和聚结模式的识别是研究岩体灾害孕育演化过程的基础。为探究裂隙岩石微裂纹发育过程及机制,采用主动超声测量和数字图像相关(digitalimagecorrelation,简称DIC)技术同步监测单轴压缩下预制裂隙砂岩的损伤破裂过程,分析了表面应变场演化及超声衰减特征。结果表明:小倾角预制裂隙尖端的局部拉应力集中利于裂纹更早萌生;随裂隙倾角增加,预制裂隙试样由较为稳定的渐进性破裂转变为突发性破坏,其脆性特征也更明显,表面应变场可实时追踪裂纹的萌生和扩展。P波波速、振幅谱和超声振幅的衰减与微裂纹的发育和宏观裂纹的形成密切相关,可将超声波主频的明显衰减视为宏观裂纹形成的直接证据;不同射线路径P波速度及振幅衰减的差异,是轴向应力和预制裂隙诱导损伤累积各向异性的结果。此外,采用改进谱比法分析了超声衰减的时移特征,发现超声波衰减比P波波速对岩石介质中微裂纹的发育更敏感,进一步对比发现超声振幅、表面应变、P波波速对岩石损伤识别的敏感性依次降低。该研究结果表明,主动超声衰减和DIC表面应变同步监测是识别和量化岩石损伤和裂纹扩展先兆信息的有力工具。

关键词：裂纹扩展主动超声监测衰减数字图像相关应变场演化

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中国大规模盐穴储氢需求与挑战

岩土力学 2024年第1期45卷 1-19页

作者：杨春和王贵宾施锡林朱施杰郑铸颜刘伟范金洋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 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044

氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢... 详细信息

氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求。综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求。调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程。对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战:层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控。研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向。

关键词：盐穴储氢层状盐岩氢岩反应井筒完整性库群灾变

顺倾及反倾层状碎裂结构斜坡地震反应的大型振动台试验研究

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岩土力学 2024年第2期45卷 489-501页

作者：王通刘先峰袁胜洋蒋关鲁胡金山邵珠杰田士军西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

西南艰险山区分布着大量的不同倾向的层状碎裂结构斜坡,地震作用下极易发生崩塌、滑坡等灾害,对在建的川藏铁路造成严重威胁。通过大型振动台模型试验,研究了强震条件下顺倾、反倾层状碎裂结构斜坡的动力响应、失稳破坏模式以及能量传... 详细信息

西南艰险山区分布着大量的不同倾向的层状碎裂结构斜坡,地震作用下极易发生崩塌、滑坡等灾害,对在建的川藏铁路造成严重威胁。通过大型振动台模型试验,研究了强震条件下顺倾、反倾层状碎裂结构斜坡的动力响应、失稳破坏模式以及能量传递规律。试验结果表明:反倾斜坡的抗震性能显著优于顺倾斜坡;顺倾斜坡的破坏模式主要为拉裂-剪切-隆起-滑移型破坏,反倾斜坡的破坏模式主要为拉伸-弯曲-倾倒-崩塌型破坏;反倾斜坡的自振频率高于顺倾斜坡,顺倾斜坡的自振频率随震级的增加而逐渐降低,而反倾斜坡的自振频率在地震波幅值为0.4g~0.7g时出现反复震荡现象;顺倾斜坡存在明显的高程放大效应和趋表效应,反倾斜坡存在高程放大效应,其内部的加速度响应大于坡表。边际谱识别显示:顺倾斜坡的边际谱幅值(peak of marginal spectrum amplitude,简称PMSA)突变在坡腰上部最显著,说明该位置附近地震波的能量损失最大,反映出顺倾斜坡在坡腰上部附近形成了滑动破坏面;反倾斜坡的PMSA在坡肩处降低得最为显著,反映出坡肩部位损伤最为严重,易发生局部崩塌破坏。分析结果与试验现象能够较好地吻合,进一步揭示了不同结构类型层状碎裂结构斜坡在强震作用下的动力响应与失稳破坏模式,为川藏铁路的安全建设提供了依据。

关键词：顺倾斜坡反倾斜坡振动台试验地震加速度峰值(peak ground acceleration,简称PGA)放大系数破坏模式损伤识别

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边坡工程与堤坝工程研究进展

土木工程学报 2024年

作者：高玉峰王玉杰张飞姬建陈亮倪钧钧张卫杰宋健杨尚川河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室中国水利水电科学研究院东南大学西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室

边坡稳定性问题是土力学的三大经典问题之一，由于其受地质、环境等复杂因素影响始终无法完全解决。近年来，随着我国交通强国、“一带一路”及西部大开发等国家战略的相继实施和推进，土木、交通、水利等领域中的边坡工程与堤坝工程又... 详细信息

边坡稳定性问题是土力学的三大经典问题之一，由于其受地质、环境等复杂因素影响始终无法完全解决。近年来，随着我国交通强国、“一带一路”及西部大开发等国家战略的相继实施和推进，土木、交通、水利等领域中的边坡工程与堤坝工程又面临许多新的难题和挑战。该文简要评述边坡工程与堤坝工程的国内外研究现状，主要包括三个方面：边坡稳定性理论与方法、堤坝灾害机理与分析方法以及边坡和堤坝工程加固技术，重点探讨土坡与堤坝的破坏机理、灾变数值模拟方法、稳定性分析理论与安全评价等研究的最新进展，并展望未来研究方向。随着地质学、地震学、土壤学、生物学、计算力学、人工智能等学科发展，交叉学科的互融共通将有力促进土坡工程与堤坝工程的科技进步。

关键词：土坡堤坝稳定性分析加固岩土工程防灾减灾

非贯通双节理砂质板岩加卸荷力学特性及裂纹扩展机制

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：王乐华徐健文陈灿郭晋帆许晓亮三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室土木与建筑学院

地下洞室开挖卸荷过程中，节理岩体的力学特性和裂纹扩展行为对工程的安全和稳定至关重要。以四川卡拉水电站地下厂房节理砂质板岩为研究对象，开展完整和非贯通节理砂质板岩三轴加载与卸荷试验，分析加载和卸荷路径下砂质板岩的力学与... 详细信息

地下洞室开挖卸荷过程中，节理岩体的力学特性和裂纹扩展行为对工程的安全和稳定至关重要。以四川卡拉水电站地下厂房节理砂质板岩为研究对象，开展完整和非贯通节理砂质板岩三轴加载与卸荷试验，分析加载和卸荷路径下砂质板岩的力学与变形特性，探讨不同强度准则描述砂质板岩加卸荷力学特性的适用性，并结合断裂力学探究其裂纹扩展机制。研究结果表明：随着初始围压的增加，不同应力路径下试样的峰值应力和峰值应变均呈增加趋势；与三轴加载试验相比，卸荷路径及节理均会使试样承载能力降低，升轴压卸围压和卸轴压卸围压时完整试样黏聚力c分别增加4.1%和减少30.4%，内摩擦角φ分别增大3.5%和7.3%，节理试样较完整试样黏聚力c分别降低32.9%和53%，内摩擦角φ分别降低2.2%和10%;Mogi-Coulomb强度准则较Mohr-Coulomb和Drucker-Prager强度准则能更好地表征砂质板岩在加载和卸荷过程中的破坏强度特征；在相同路径下，理论起裂角大小随围压的增加而递增，而双节理试样均大于完整试样；不同路径下试样的理论起裂角大致集中在55°～60°。

关键词：卸荷岩体力学非贯通节理砂质板岩断裂力学裂纹扩展