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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。
正式出版
收录年代

    基于光纤光栅的深部硬岩隧洞三维扰动应力测试系统研制及工程应用

    李邵军郑民总
    261-274页
    查看更多>>摘要：扰动应力及其演化是深埋隧洞围岩稳定性及灾变的最重要因素,目前对硬质围岩三维扰动应力的研究局限于解析解和数值模拟,缺乏可靠的原位测试技术与装备.考虑深部硬岩隧洞工程复杂地质环境,系统分析扰动应力的测试原理和理论基础,研发基于光纤光栅与空心包体的扰动应力综合传感技术,研制三维扰动应力单孔多点分布式原位测试系统;通过密封油压高精度标定设备,实现对空心包体单元光栅和传感器装置的整体精确标定,结合室内混凝土模型试验,验证了应力测试系统的准确性.以锦屏地下实验室二期隧洞工程为依托,开展扰动应力现场测试,首次原位测试获得深部硬岩隧洞开挖过程中不同深度的三维扰动应力变化,系统分析扰动应力大小、方向的演化特征、规律及其与施工活动的关系,并进一步验证光纤光栅空心包体应力测试系统的工程适用性和可靠性.研究成果为深部硬岩工程扰动应力测试和演化特性研究提供了科学方法和技术支撑.

    地下工程深部硬岩隧洞三维扰动应力光纤光栅原位测试

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    复杂地质条件下隧道围岩大变形负泊松比锚索主动支护方法及控制效果研究

    陶志刚谢迪隋麒儒孙吉浩...
    275-286页
    查看更多>>摘要：隧道工程在建设过程中面临复杂地质条件时发生围岩大变形灾害造成大量经济损失与人员安全威胁.为解决复杂地质条件下隧道围岩大变形灾害难控制的工程问题,首先以开挖补偿法为基础,利用岩石力学方法,说明高支护力主动支护方法是控制围岩大变形的有效手段.然后,针对高支护力主动支护方法对于高性能新材料的需求,介绍团队研发的具有高恒阻力、大变形特性的多世代NPR(negative Poisson's ratio)新材料.最后,介绍以NPR新材料为核心的主动支护方法在工程应用中对于不同复杂地质条件下的隧道围岩大变形灾害的控制.结果表明:(1)隧道围岩大变形主要由于隧道开挖造成围岩应力重分布导致围岩大变形破坏,而通过主动支护提供支护力可恢复或接近初始应力状态;(2)团队研发的NPR新材料较传统材料不同,可为深部围岩提供足够的支护力以恢复原岩应力状态;(3)根据工程案例分析,NPR主动支护技术在软岩隧道、断层破碎带隧道以及岩爆隧道中均表现出良好的大变形控制效果,为未来复杂地质条件下围岩大变形提供参考依据和实践基础.

    隧道工程复杂地质大变形NPR材料工程应用

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    基于形貌全覆盖的岩石结构面抗剪强度尺寸效应试验研究

    罗战友黄斌杜时贵黄曼...
    287-297页
    查看更多>>摘要：岩石结构面抗剪强度具有尺寸效应已成为学术与工程界共识,但现有理论和数值研究表明岩石结构面抗剪强度可能具有正尺寸效应、负尺寸效应或无尺寸效应的变化规律,由于结构面抗剪强度尺寸效应试验的难度大、费用高、周期长,造成系列尺寸结构面直剪试验较少,特别是对于起伏形貌全覆盖的系列尺寸(100～600mm)结构面直剪试验研究还未见报道.基于Barton典型形貌曲线,采用多尺寸结构面一体化模具制作16组系列多尺寸结构面试样,通过自主研发的岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验系统开展起伏形貌全覆盖的系列多尺寸结构面直剪试验,并采用三维全场应变测量系统(DIC)开展试验全过程非接触动态变形测量.研究结果表明:(1)形貌全覆盖系列尺寸结构面峰值抗剪强度上渐近线呈现负尺寸效应规律,下渐近线呈现正尺寸效应规律,尺寸效应呈现的具体规律与取样位置及起伏形貌特征相关.(2)不同尺寸试样同一形貌特征结构面会产生剪断、爬坡、耦合等不同剪切破坏模式;相同尺寸试样不同形貌特征结构面的剪切破坏模式也有差异,且表面形貌起伏程度越大其应变增长越快.(3)尺寸越大,具有较大起伏形貌特征的结构面剪应力与剪位移曲线峰值特征越明显;尺寸越小,具有较大起伏形貌特征的结构面峰值抗剪强度离散性越大.(4)基于等权重系数法开展了大尺寸结构面峰值抗剪强度评价,Grasselli公式计算峰值抗剪强度加权评价值与实测值相比误差较大.

    岩石力学岩石结构面抗剪强度尺寸效应直剪试验起伏形貌

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    下期内容预告

    297页
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    页岩平行/垂直层理剪切裂缝导流特性对比研究

    卢义玉赵贵林汤积仁贾云中...
    298-307页
    查看更多>>摘要：在页岩气开采过程中,储层中的剪切裂缝作为重要的渗流通道,受页岩层理方向的影响,表现出不同的导流特性.为揭示层理对页岩剪切裂缝导流特性的具体影响,选取中国重庆涪陵地区龙马溪组页岩,制作平行层理与垂直层理2个方向的剪切裂缝,采用三维形貌扫描仪对裂缝表面进行表征,分析裂缝初始形貌与机械开度,采用煤岩三轴流变实验系统开展不同有效应力下的气体导流实验,分析裂缝导流特性.研究结果表明:垂直剪切裂缝表面具有较大的粗糙度、较大的开度分布标准差、较多的小开度裂缝(＜200 μm)等特征;在有效应力较低时(＜8 MPa),垂直剪切裂缝的等效水力开度(17～100 μm)高于平行剪切裂缝(22～66 pm),此时垂直剪切的导流能力更强,随着有效应力的增加,平行剪切裂缝具有更强的导流能力;相较于平行剪切裂缝的临界雷诺数(4.2～8.5),垂直剪切裂缝的临界雷诺数(3.1～15.6)整体较大,在相同条件下更不易发生非线性流动,对裂缝的气体流态分析也表明垂直剪切裂缝中同时存在层流、过渡流和紊流,而平行剪切裂缝中只存在过渡流和紊流.

    岩石力学页岩层理剪切裂缝裂缝开度导流能力气体流态

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    川西地区高地应力岩爆风险动态评估方法与应用研究

    文志杰姜青林蒋宇静周翰东...
    308-321页
    查看更多>>摘要：针对高地应力隧道施工条件复杂致使岩爆风险难以评估的现状,提出隧道岩爆风险动态评估方法.采用故障树分析法辨识岩爆风险源,筛选风险评估指标;以风险矩阵法为研究基础,将可能性等级和严重性等级的评估范围由离散点扩展为一个区间,细化等级标准,构建风险等级评估区域图;基于静态风险指标体系,通过引入动态权重概念实现岩爆可能性等级的细化,为岩爆风险建立动态评估模型.以桃子坪隧道为例,论述岩爆风险动态评估方法的实施过程,经评估其结果与实际施工情况吻合,可为实际隧道工程施工风险管理提供理论和实践指导,具有良好的应用前景.

    岩石力学高地应力岩爆风险评估细化等级动态权重

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    压缩应力作用下Ⅰ型裂缝前端拉压分区特征研究

    唐梅荣张广清陈磊
    322-332页
    查看更多>>摘要：储层应力条件下水力裂缝前端应力分布特征会影响裂缝扩展及压裂改造效果.为研究水力裂缝前端拉压分区特征,采用自主设计的可视化压裂试验装置对压缩应力作用下Ⅰ型裂缝前端力学行为进行研究.提出利用数字图像相关法识别裂缝前端拉压分界线的方法,发现Ⅰ型裂缝前端拉伸区长度与裂缝尖端张开位移呈线性正相关.裂缝起裂前,拉伸区的范围及长度随着缝尖应力强度因子的增大而增大;裂缝起裂扩展后,拉伸区的范围及长度保持恒定.研究表明,随着裂缝两侧远场压缩应力的增大,Ⅰ型裂缝前端拉伸区的范围及长度会减小,远场应力对拉伸区尺度范围的影响程度会降低.探讨拉伸区内的弹性区与断裂过程区分界,表征拉伸区与断裂过程区的位置关系,并提出断裂过程区指数的概念,发现拉伸区内过程区指数会随着地应力的增大而增大,表明在高应力作用下拉伸区内以非线性断裂为主导.

    岩石力学水力压裂数字图像相关法断裂力学断裂过程区地应力

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    滇中引水工程安全建设与高效运行关键技术研究若干进展—地下工程

    张延杰浦仕江周辉王锦国...
    333-357页
    查看更多>>摘要：为着力攻克滇中引水工程面临的"十大世界级技术难题",解决影响地下工程安全高效建设的卡脖子问题,在调研与科研攻关的基础上总结分析,分别从过活动断裂带、突涌水(泥)灾害、TBM超长距离掘进、软岩大变形等重点问题出发,探讨其致灾机制及研究进展,总结理论指导规律和现场施工技术突破.研究发现,相关地下工程难题的处理需重点解决灾害地质判别和精细调控等相关问题的研究,如已在滇中引水工程中进行应用的超前地质预报技术体系和"震源先导传感+洞内波场测量"的观测方式、TBM隧洞围岩类别现场快速判别辅助软件等;重点突破在于揭示灾变孕育机制,并形成高效掘进良性循环,如研发的三维应力作用下断层蠕滑错动相似模拟试验装置、TBM破岩过程中的主要掘进参数优化及同步衬砌相关工艺的探索等;重点掌握关于灾害控制及相关灾害预警方面的研究,如滇中红层软岩隧洞支护体适用性研究、滇中引水活动断裂隧洞段应力-应变综合监测预警平台构建等.此外,归纳了各项难题所面临的挑战并进行展望,为今后滇中引水工程研究难点及发展方向提供参考.

    地下工程活动断裂带突涌水(泥)灾害TBM掘进软岩大变形滇中引水

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    不同峰前卸荷与循环侵水作用后的黄砂岩再承载蠕变特性研究

    秦哲刘永德逄文龙王旌...
    358-370页
    查看更多>>摘要：针对水利水电等涉水边坡工程开挖卸荷后长期稳定性问题,利用CDT1305-2微机控制电子压力试验系统和YAW-3000A电液式压力试验系统,开展不同峰前卸荷与循环侵水作用后黄砂岩单轴压缩与分级加载蠕变试验.以岩石无损状态为基准,运用损伤力学理论和推广后的应变等价原理,构建岩石宏细观耦合损伤变量DUNC;探究不同影响因素作用下岩石再承载蠕变性能并引入弹黏塑性理论建立一种新型非线性蠕变损伤模型.研究结果表明:(1)岩石经0.4Rc,0.55Rc峰前卸荷作用后(Rc为岩石单轴抗压强度),其内部竖向孔隙逐渐扩展,横向孔隙被压密致使轴向均质性提高,但岩石经0.65Rc,0.7Rc峰前卸荷作用后,其内部竖、横向孔隙均进一步发育、扩张使岩石整体非均质性越显著;(2)随着峰前卸荷点逐渐增大,岩石蠕变破坏角α逐渐增大且裂纹增多,蠕变变形随峰前卸荷量增加较原岩样呈先减小后增加趋势,且循环侵水作用次数越多,蠕变应力水平越大越显著;(3)根据岩石蠕变过程中变形模量演化规律,定义全局损伤和局部时变损伤变量揭示岩石损伤演化机制,分析并构建考虑峰前卸荷、循环侵水与蠕变荷载作用的岩石宏细观耦合损伤变量;(4)结合线性元件非定常化和损伤处理的方法建立非线性蠕变损伤本构模型,基于试验数据进行模型识别与验证,该模型既能反映整个蠕变过程中损伤演化规律,还能准确描述加速蠕变阶段非线性变形规律.研究成果对涉水高陡岩质边坡开挖卸荷后蠕变型滑坡灾害防控具有重要意义.

    岩石力学峰前卸荷循环侵水损伤演化变形特性蠕变模型

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    二维静载作用下含正交型交叉裂隙岩体动态力学特性研究

    刘婷婷向昌张超李新平...
    371-384页
    查看更多>>摘要：为研究围压对含交叉裂隙岩体的强度特征和破坏规律的影响,考虑裂隙贯通比、初始静载和应变率,基于双轴霍普金森压杆(biaxial Hopkinson pressure bar,BHPB)试验系统开展动静组合加载试验,并借助数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术分析试样的变形过程,研究交叉裂隙岩体强度特征、能量耗散规律与断裂特性.研究结果表明:最大主应力方向的动态强度和峰值应变随着最大主应力或应力差的增大而减小,随中间主应力或者应变率的增大而增大,而中间主应力方向的动态应力和峰值应变显示出相反的变化趋势;随着差应力的增大,单位体积损耗能增加;随裂隙贯通比的增大,试样的动态强度减小,能量损耗率显著增加;主次裂隙贯通比决定试样的最终破坏模式,当裂隙贯通比较小时,交叉裂隙试样的起裂-扩展主要受主裂隙控制,当贯通比大于0.67时,主次裂隙相互作用明显,试样形成由主次裂隙、反翼裂纹、共面裂纹组成的多个破裂面;在双向等围压作用下,反翼裂纹在试样主次裂隙尖端贯通,最终呈剪切破坏;在双向不等围压情况下,试样呈现出与最小主应力方向近似垂直的分层剥离成块破坏,整体表现为压剪破坏.

    岩石力学交叉裂隙双轴霍普金森压杆(BHPB)动静组合加载破坏模式DIC

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