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期刊信息/Journal information
岩石力学与工程学报
岩石力学与工程学报

冯夏庭

月刊

1000-6915

rock@whrsm.ac.cn

027-87869250

430071

武汉市武昌小洪山岩土力学研究所

岩石力学与工程学报/Journal Chinese Journal of Rock Mechanics and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是中国岩石力学与工程学会主办的国内物理力学与工程类影响因子最高的国家矿业工程、建筑科学与水利工程类核心期刊；2001年为双月刊，2001年为月刊，国内外公开发行；以反映我国岩石力学与工程的新成就、新理论、新方法、新经验、新动向，促进我国岩石力学学科发展和岩石工程实践水平的迅速提高为宗旨。本刊也发表部分侧重于工程应用的土力学方面的文章。为尽快交流最新的学术信息，本刊还发表近期博士学位论文摘要、会议简讯、新书简介与相关的学术动态。
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    爆破开挖扰动下深埋隧洞围岩含水裂隙起裂机制研究

    郭佳奇毋文涛颜天佑李建贺...
    3597-3608页
    查看更多>>摘要：为给富水地层钻爆法施工深埋隧洞突水灾害防控提供理论支持,针对爆破开挖扰动下深埋隧洞围岩含水裂隙起裂机制,明晰爆破与开挖瞬态卸荷双重动力作用下深埋隧洞裂隙围岩物理开挖过程和力学状态调整过程,揭示爆破荷载作用过程中深埋隧洞裂隙围岩应力状态的动态调整机制,建立考虑爆破荷载与地应力瞬态卸荷双重动力耦合作用的含水裂隙及其支裂纹尖端应力强度因子计算方法,并分析裂纹面倾角、裂隙水压力、爆破强度以及地应力水平对含水裂隙支裂纹应力强度因子的影响规律.结果表明:爆破荷载作用初期含水裂隙支裂纹应力强度因子迅速增加,爆破荷载过峰值后裂纹应力强度因子快速下降;地应力卸荷强化了围岩含水裂隙的扩展能力,支裂纹应力强度因子在卸荷结束时变现出现陡增现象;含水裂隙支裂纹尖端应力强度因子随裂纹面倾角的增大而显著减小,随裂隙水压力的增加而小幅增加,地应力卸荷前支裂纹应力强度因子随爆破强度增大而明显增加;在爆破荷载快速增加阶段,支裂纹应力强度因子随地应力水平增加而减小,卸荷即将结束阶段,支裂纹应力强度因子随地应力水平增加而增大,高地应力水平的卸荷作用会显著促进围岩含水裂隙起裂扩展,加剧围岩水力破坏.

    隧道工程深埋隧洞围岩含水裂隙爆破瞬态卸荷应力强度因子

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    复合地层双线矩形隧道近接下穿高铁三维影响分区及应用研究

    崔光耀戴艾蒙克旭宁茂权...
    3609-3620页
    查看更多>>摘要：为安全、合理地提出隧道近接下穿高铁施工加固方案,依托某矩形双线隧道近接下穿既有杭深线高铁工程,采用理论分析、数值模拟及现场监测等方法对双线矩形隧道三维影响分区及其应用进行研究,结果表明:(1)基于推导的横向、纵向影响判别表达式,可以建立该双线矩形隧道近接下穿高铁施工三维影响分区模型;(2)在强影响区采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固措施,能有效控制路基及轨道沉降,使双线矩形隧道安全下穿既有高铁;(3)采用优选加固方案后,现场监测数据与模拟计算结果基本一致,各项监测指标误差均符合规范控制标准,验证影响分区模型的合理性及加固措施的安全性.研究结果可为类似的双线隧道近接下穿工程施工提供参考.

    隧道工程双线矩形隧道近接施工三维影响分区加固措施

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    不同相态CO2吸附作用下煤体力学性能研究

    唐巨鹏张枭赖堂锐余泓浩...
    3621-3632页
    查看更多>>摘要：为了探究不同相态CO2注入难开采煤层对煤体力学性能的影响.以内蒙古敏东一矿矿区为例,将煤样放入自制的三轴吸附渗透仪中,通过调控温度和压力进行不同相态CO2对煤样的吸附试验,模拟在复杂地应力条件下不同相态CO2在难开采煤层的吸附过程.通过对吸附后的煤样进行单轴压缩试验,辅以声发射装置.得到煤体抗压强度、弹性模量和声发射能量的变化情况.定义煤体抗压强度、弹性模量劣化度,并以未吸附CO2的煤样破裂声发射累计能量为基准线,划分高能量区与低能量区,得到不同相态CO2吸附后煤样的破裂行为及损伤特征的演化规律.研究结果表明:(1)CO2吸附会减弱煤样的力学参数,导致煤体宏观破坏特征发生变化,降低其力学性能,CO2吸附作用下煤体抗压强度的总劣化度范围为11.72％～70.89％.(2)CO2吸附作用下煤体弹性模量的总劣化度范围为8.42％～43.07％,不同相态CO2吸附作用下煤体总劣化度情况为:超临界态吸附组＞液态吸附组＞气态吸附组.(3)经CO2吸附后的煤样,内部形成更多的孔隙和裂隙,致使初始压密时间变长,同时煤样的弹性变形能力减弱,经气态CO2吸附后煤样弹性阶段持续时间为经液态CO2吸附后煤样2倍,为经超临界态CO2吸附后煤样4倍.(4)经CO2吸附后的煤样,未经CO2吸附的煤样声发射总能量为基准线,划分高能量区与低能量区声发射累计能量均处在高能量区,较未吸附煤样相比,均产生了一定程度的破裂.

    采矿工程不同相态二氧化碳吸附单轴压缩声发射能量劣化度

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    压气储能地下内衬储气库结构荷载分担解析解及影响因素分析

    张国华相月王薪锦熊峰...
    3633-3650页
    查看更多>>摘要：与传统无内压地下工程不同,压气储能(CAES)内衬储气库承担交变温压循环膨胀荷载,作为其设计、建造基础的围岩-支护-密封结构协同受力机制、变形特征及荷载分担机制等理论体系尚未建立,亟待开展相关研究.首先,基于多层厚壁圆筒理论建立储气库在高内压荷载下的受力模型,给出其应力和变形的解析解.然后,在设定计算方案下,分析储气库半径、最大储气内压、钢衬厚度等敏感参数对储气库力学响应和荷载分担占比的影响,揭示各结构径向受压、位移较小、环向受拉为主的现象;明确围岩变形模量是影响储气库力学响应最显著因素,储气库半径、最大储气内压、混凝土衬砌厚度和地应力次之,混凝土衬砌强度影响较小但强度提高有加剧开裂的可能,钢衬厚度几乎没有影响;阐明围岩是荷载承担主体,混凝土衬砌次之,钢衬几乎不承担荷载.其次,讨论了储气库充放气过程受力特征,发现其环向存在拉压转变的现象,受拉潜在开裂区随内压增大而扩大.最后,提出钢衬屈服临界内压和混凝土衬砌开裂临界内压的概念,并揭示围岩变形模量和地应力是控制钢衬和混凝土衬砌性能劣化甚至开裂的关键.相关成果为压气储能内衬储气库的设计及建造提供理论支撑.

    地下工程压气储能内衬储气库理论模型力学响应荷载分担

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    一种兼具渗透与劈裂功能的复合注浆材料研发与现场试验

    刘人太马晨阳杨磊王博...
    3651-3667页
    查看更多>>摘要：碎粉岩富水地层具有结构松散、粒径较小、黏聚力低、自稳性差等特点,传统浆液难以有效渗透加固.以碎粉岩工程地质特征为导向,利用有机-无机材料复合协同效应研发一种集渗透胶结及劈裂加固于一体的新型注浆材料(PSCG),克服碎粉岩"吃水不吃浆"这一工程难题.首先通过室内力学试验与注浆模拟试验验证上述材料研发思路的可行性,并选取碎粉岩加固所需关键指标进行物理力学性能测试(凝结时间、持水率、加固体抗渗性、强度、体积收缩率),结合微观测试手段(SEM、FTIR)揭示新材料的注浆加固机制,最后通过现场试验,研究PSCG材料对碎粉岩地质的加固效果.研究结果表明:PSCG材料具有渗透-劈裂双重作用同步加固效果.一方面,丙烯酸钠聚合生成网络状高分子结构,与水泥水化产物、水泥颗粒相互贯穿形成具有抗分散效果的三维互穿空间结构,并且有机-无机材料接触界面被改良,裂缝被充填,加固体7d强度可达27.01 MPa.另一方面,丙烯酸钠溶液在注浆压力及毛细作用作用下渗入碎粉岩颗粒孔隙间并发生聚合反应,将碎粉岩颗粒锁合成整体结构,同时,碎粉岩中的金属与凝胶中羧酸基团形成强烈的配位作用,增加了聚合物网络的交联密度,提高了凝胶的力学性能,渗透区加固体7 d的强度可达2.4 MPa,渗透系数高达5.9x10-7cm/s.结合现场试验结果,PSCG材料对碎粉岩地层具有堵水、加固双重效果.

    建筑材料滇中引水碎粉岩注浆材料渗透劈裂加固机制工程应用

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    滇中引水隧洞工程典型致灾地质体雷达波场与时-频特性分析与应用

    周黎明张杨付代光夏波...
    3668-3680页
    查看更多>>摘要：滇中引水隧洞工程致灾地质体复杂多样,极大增加超前探测结果解译难度.为此,基于致灾地质体分布特征和电性参数特征,分别建立充填不同介质的溶洞、含水体及软岩3种典型致灾地质体理论模型,采用时域有限差分正演和基于S变换改进的广义S变换,开展雷达波场数值模拟和时-频特性研究.雷达波场特征为:溶洞顶界面出现弧形反射,且充水溶洞振幅能量强于充气溶洞振幅能量;在含水体发育区域,出现多条水平状强振幅反射同相轴;在软岩发育区域,软岩顶、底界面呈水平强振幅反射;含水溶洞、含水体及软岩的顶界面反射波均会出现相位反转现象.雷达信号时-频特性为:当信号经过溶洞和含水体发育区域时,其中心频率集中在某一低频范围内;当信号经过软岩发育区域时,其中心频率分布较为分散,在高频和低频区间均有分布.依据滇中引水工程4个成功探测实例,通过分析雷达实测信号的波场、时-频分布、单道信号和功率谱衰减特征,与其相应数值模拟结果特征基本一致,证实数值模拟结果的可靠性.研究结果为隧洞典型致灾地质体探测、特征识别与防治处理提供了科学依据,具有重要理论意义和工程应用价值.

    隧道工程隧洞超前探测GPR典型致灾地质体数值模拟时-频分析功率谱衰减

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    矩形巷道顶板锚杆应力扩散模型与围岩强化机制

    张镇林健马彬褚晓威...
    3681-3689页
    查看更多>>摘要：我国煤矿主要通过井工开采,每年新掘约12 000公里的巨大巷道工程,90％以上的煤矿巷道采用锚杆、锚索支护.通过引入巷道临空面有限边界条件,基于应力叠加原理,提出矩形巷道顶板锚杆应力扩散模型,推导锚杆预紧力对围岩提供的附加应力计算公式,提出考虑预紧力作用的围岩强化力学模型,并通过FLAC3D数值模拟验证所提模型的正确性,最后研究锚杆参数对围岩强化效果的影响.研究结果表明:锚杆群情况下,预紧力在围岩中产生的竖向附加应力最小值出现在两根锚杆中心位置,锚固体强度随着锚杆预紧力线性增加,随着锚杆间距的增加非线性降低,但随着锚杆长度呈现先增加后减小的趋势,不能通过盲目增加锚杆长度来提高围岩加固效果.

    采矿工程应力扩散强化机制预紧力黏聚力

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    泥砂组合岩体预制裂隙扩展规律室内压缩试验研究

    张保良梁秋惠SHEN Baotang孟凡震...
    3690-3699页
    查看更多>>摘要：针对煤层开采断层构造在顶底板不同岩层中的发育问题,以含预制三维裂隙的泥砂组合岩体为研究对象,采用单轴压缩、三轴压缩试验并结合声发射监测的方法对泥砂组合岩体裂纹扩展演化规律展开研究.试验结果表明:3种岩体的峰前应力-应变曲线较为相似,泥砂组合岩体由于裂隙在穿层传播时发生变化,上部和下部岩体破坏不一致,峰后呈现不同形态;三轴加载下泥砂组合岩体峰值强度的均值分布为16～18 MPa,且在声发射监测中,泥砂组合岩体预制中部裂隙位置声发射活动较多,破坏后振幅达到最大值,基本在70 dB以上,随后声发射活动骤减,振幅降至60 dB以下;当含预制裂隙的泥岩或砂岩达到极限时,裂纹进行穿层传播,进而引发新一轮的声发射活动;当预制裂隙在泥砂组合岩体分界位置时,预制裂隙已提前突破了穿层阻力,会引导裂纹向两方向传播;泥砂组合岩体上部和下部裂隙位置岩样的声发射峰值振铃计数和峰值振幅均小于泥砂组合岩体中部裂隙位置岩样,泥砂组合岩体中部位置裂隙的存在使岩体结构面破坏,受力更容易发生变形破坏.研究成果为煤炭开采断层构造活化、穿层诱发的灾害防治研究提供新思路.

    岩石力学组合岩体三轴压缩裂隙位置裂纹扩展声发射

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    倾斜钻孔三维地应力张量反演方法及其应用研究

    高桂云王成虎刘冀昆武凝雨...
    3700-3709页
    查看更多>>摘要：常规水压致裂方法在倾斜钻孔应力测量尤其是三维应力测量中受到极大的限制,而原生裂隙水压致裂地应力测量方法需要大量原生裂隙才能得到合理的结果.结合倾斜钻孔中完整岩体段常规水压致裂与原生裂隙重张试验,通过优化原生裂隙面剪应力假定并结合常规水压致裂法给出的钻孔截面应力,建立观测值方程组,利用蒙特卡罗算法,实现了倾斜钻孔中三维应力张量反演,并通过天津蓟州某抽水蓄能电站倾斜钻孔的三维应力测量,验证本文方法的可靠性和准确性.研究结果表明,本文所提方法只需选择1段或以上完整岩体段常规压裂试验和1段或以上原生裂隙段重张试验,就可以得到倾斜钻孔三维应力状态.与仅采用原生裂隙水压致裂法相比,本文方法大大降低了对原生裂隙数目要求,反演得到的数据离散性小,稳定性高,且结果与区域应力状态较为一致,为单孔斜孔(或垂直孔)中三维地应力张量的获取提供新的思路与可靠途径.

    岩石力学倾斜钻孔三维应力张量水压致裂原生裂隙蒙特卡罗方法

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    单轴压缩条件下交叉双节理岩石裂纹扩展特征颗粒流分析

    刘海明倪晨阳王希辉王美乾...
    3710-3721页
    查看更多>>摘要：为研究交叉节理对岩石强度及破裂特征的影响,对含交叉节理岩样进行单轴压缩模拟,探讨不同交叉方式及交叉夹角对试样力学特性及裂纹扩展特征的影响规律.采用颗粒流程序PFC2D构建试样数值模型,并通过与完整试样室内试验结果进行比较,标定能够反映岩样力学特性的细观参数.在此基础上,对含X,L和T型交叉节理的3种试样进行单轴压缩模拟.研究结果表明:(1)3种交叉方式的单轴抗压强度、峰值应变和弹性模量均与交叉角度呈现良好的线性负相关,其中,L型受交叉角度影响最大.(2)3种交叉方式的裂纹扩展规律相似,且试样破坏模式基本呈张拉破坏.3种交叉方式的微裂纹数量变化及破坏程度均受交叉角度影响显著.(3)交叉双节理试样破坏时各微裂纹占比大小基本稳定,交叉双节理岩石在单轴压缩作用下细观结构的破坏形式主要以张拉破坏和剪切破坏为主.研究成果对于保障滇中引水香炉山隧洞的顺利贯通提供一定的理论基础,也可为类似工程提供参考.

    岩石力学交叉节理离散元法裂纹演化滇中引水工程

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