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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

    基于循环荷载损伤定量控制的岩石CWFS改进模型研究

    苗胜军刘泽京梁明纯赵子岐...
    781-796页
    查看更多>>摘要：黏聚力强度弱化-摩擦力强度强化(CWFS)模型形式简洁且参数物理意义明确,但模型准确度和适用性欠佳.开展花岗岩(致密结晶硬岩)和粉砂岩(多孔弱胶结岩)的三轴分级循环加卸载损伤控制试验,对传统CWFS模型进行黏聚力和内摩擦角方程、剪胀角方程、横纵应变比方程3个方面的改进.首先,优化模型应力水平定量表征点并统一塑性参数以准确获取模型参数定量结果;而后,适应岩石试验黏聚力弱化和摩擦力先强化后弱化的特征结果,引入强化和弱化控制系数,构建非线性黏聚力和内摩擦角方程;最后,对应屈服阶段的非线性剪胀和屈服前弹性阶段的显著非线性横向变形,分别建立非线性剪胀角方程和横纵应变比方程.适用性验证结果表明,改进后的CWFS模型可准确适用于试验花岗岩和粉砂岩,亦可准确适用于北山花岗岩和砂岩,能够合理地描述岩石全应力-应变过程中的应变软化、剪胀扩容和弹塑性应变演化规律,较传统CWFS模型准确度和适用性均有显著提高.

    岩石力学CWFS模型黏聚力强度摩擦力强度非线性剪胀横纵应变比

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    三向应力下花岗岩水力剪切和渗流试验研究

    唐巨鹏余泓浩魏志豪张枭...
    797-808页
    查看更多>>摘要：为揭示三向应力作用下干热岩水力剪切对岩体渗透特性影响机制,采用自制耐高温真三轴水力剪切试验装置和渗透率测试系统,以松辽盆地大庆地区花岗岩为研究对象,将预制裂隙花岗岩进行高温处理,通过改变三向应力、注水压力、注水流量和时长模拟不同热储地质特性,利用裂隙面粗糙度系数表征裂隙水力剪切前后变化特征,进行不同三向应力下注水参数对花岗岩水力剪切后裂隙渗透率影响试验.研究结果表明:(1)花岗岩质量损失率和孔隙率随温度增加而增加,抗拉-压强度随温度增加而降低;(2)不同孔隙压和温度作用下裂隙渗透率均随体积应力增大而减小,150 ℃～350 ℃时裂隙渗透率由10-17m2量级增长到10-16m2量级;(3)水力剪切最大注水压力与体积应力间服从二次多项式规律分布,体积应力18.5 MPa时最大注水压力为4.78 MPa;(4)水力剪切后花岗岩裂隙渗透率随注水流量增加而增加,随注水时长先增加后稳定或降低;(5)不同体积应力、注水流量和时长水力剪切后裂隙面粗糙度系数均降低,表明花岗岩裂隙面在水力剪切后更光滑渗流能力提高.

    岩石力学水力剪切三向应力渗透率

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    岩质边坡阶梯状破坏及岩桥破裂机制研究

    陈国庆秦昌安魏涛马金根...
    809-821页
    查看更多>>摘要：岩质边坡阶梯状破坏路径由节理和破裂岩桥组成,为了从地质力学模型试验的角度研究其破坏机制,开展底摩擦试验并着重分析岩桥的破裂机制.针对缓倾节理、陡缓倾节理阶梯状分布和缓倾节理平行分布的3种边坡模型,从岩桥破裂演化过程和位移场变化特征揭示阶梯状破坏机制.基于力学机制分析给出岩桥的破裂模式,并从现场岩体破坏、模型试验结果和PFC2D数值分析等方面进行验证.结果表明:边坡阶梯状破坏为"多级锁固拉裂型"和"层间块体拉裂型",而在细部上岩桥破裂为压剪-拉裂和拉剪-拉裂.前一种破坏位移增大区呈条带并向坡表扩张,而后一种破坏呈片状相并相连,均展现了岩桥张拉破裂和块体分裂的过程.相比于平面型滑坡,在岩桥的破裂路径、断裂性质和扩展方向上,阶梯状破坏均有所不同.研究成果可为阶梯状破坏岩质边坡的稳定性分析提供理论支撑.

    边坡工程岩质边坡节理效应底摩擦试验阶梯状破坏岩桥破裂

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    基于LSSVR与灰色理论的急倾斜巨厚煤层群开采冒落高度与时滞特征研究

    崔峰何仕凤来兴平刘旭东...
    822-837页
    查看更多>>摘要：急倾斜巨厚煤层群水平分段开采易诱发顶板冒落且具有时滞特点,掌握上覆岩层的冒落高度与冒落特征对顶板灾害、裂隙发育和地表塌陷的监测至关重要.为此采用相似模拟实验、机器学习和灰色理论等方法,探究覆岩冒落特征与地表塌陷规律,获取与冒落高度相关的数据指标,以主成分(PCA)分析法对输入数据进行降维处理,通过遗传算法(GA)结合留一交叉验证法优化训练最小二乘支持向量回归(LSSVR)网络建立冒落高度预测模型(PCA-GA-LSSVR).以开采参数和监测指标对多种组合的预测模型展开训练和测试,评估优选出最佳预测模型并进行工程检验.研究结果表明:在急倾斜巨厚煤层水平分段开采实验中,随开采深度增加岩层的持续冒落会产生并扩大"V"字型塌陷坑;开采深度、单次垮落高度、模型段高等与冒落高度的相关性较高,各指标参数相互之间存在显著的相关性;实验开采中顶板的冒落具有时滞特征;数据经过降维处理可解决模型输入数据维度高信息重叠的问题,从而提升预测模型的准确率,PCA-GA-LSSVR模型对测试数据的预测结果精度最高,其误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为5.146,4.819,0.087都低于其他模型;灰色时滞OBGM模型对45#煤层冒落高度做出了良好的拟合与预测;在工程检验中,建立的冒落高度预测模型其最大误差波动范围在3.36 m之内,小样本数据环境下增加学习样本能减小模型预测的误差.研究成果为急倾斜煤层水平分段开采冒落高度的研究提供一定的借鉴和参考.

    采矿工程急倾斜煤层水平分段开采冒落高度最小二乘支持向量回归时滞模型

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    基于物理过程不确定性的降雨诱发浅层滑坡易发性快速区划:GIS-FORM技术开发与应用

    姬建崔红志佟斌吕庆...
    838-850页
    查看更多>>摘要：高效绘制降雨诱发山体滑坡易发性分布图是区域尺度滑坡预测和地质灾害早期预警的重要技术手段.考虑降雨导致地表径流情况,采用无限长斜坡模型耦合孔隙水压力(PWP)变化规律,提出一种能够模拟区域边坡湿润锋深度随时空变化的简化瞬时降雨入渗模型 PRL-STIM(physically-based probabilistic modelling of rainfall landslide using simplified transient infiltration model).该模型通过引入一阶可靠度方法(FORM)开展高效概率计算,模拟区域尺度内地质条件的内在不确定性,实现区域尺度滑坡失效概率空间分布快速评估.以地理信息系统(GIS)为平台,采用Python程序语言,开发一种能够自动执行区域滑坡易发性分析的PRL-STIMv1.0工具.以我国甘肃娘娘坝镇于2013年7月发生的降雨诱发区域浅层滑坡为例,进行所提模型在区域滑坡易发性评估中的工程应用.结果表明,考虑50％失效概率阈值可有效地表征区域滑坡灾害易发性分布;简化的瞬时降雨入渗模型能够有效识别高风险滑坡区域,设置20m缓冲区后的确定性和概率预测精度分别达到79％和81％;此外,相比于TRIGRS模型72％的预测精度,PRL-STIM预测精度达到75％,且服从相关非正态分布的岩土参数对降雨滑坡预测与区域尺度滑坡易发性有显著影响.

    边坡工程滑坡易发性评估降雨斜坡稳定性模型概率分析一阶可靠度方法(FORM)GIS工具箱

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    煤岩界面粗糙度对超低摩擦效应影响研究

    李利萍胡学锦潘一山孙媛涛...
    851-861页
    查看更多>>摘要：为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1 082 m采深煤岩体为研究对象,以煤块为工作块体,通过改变煤块表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,利用其水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,进行应力波扰动下煤岩界面不同粗糙度对煤岩块体超低摩擦效应影响试验.研究结果表明:(1)不同煤岩界面粗糙度下,超低摩擦效应存在频率敏感值,扰动频率为2 Hz时,煤岩界面易发生超低摩擦效应.(2)扰动幅值与超低摩擦效应强度线性正相关.煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移、水平加速度越大,超低摩擦效应强度越大;煤岩界面粗糙度越大,工作块体水平位移、水平加速度增长幅度越大,扰动幅值对超低摩擦效应的影响越大.(3)粗糙度仅在一定范围内对超低摩擦效应产生影响,影响超低摩擦效应的粗糙度系数临界值为3.81.(4)水平冲击力越大,工作块体水平位移、水平加速度越大,超低摩擦效应强度越大.

    采矿工程煤岩界面粗糙度应力波扰动煤岩块体超低摩擦效应

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    不同围压与水压下红砂岩三轴剪切-渗流试验研究

    赵成业梁正召张培森唐世斌...
    862-877页
    查看更多>>摘要：为研究红砂岩剪切开裂过程中及剪切破坏前后力学与渗流规律,基于Rock Top多场耦合试验仪及自制剪切导流组件,实现三轴应力环境下的标准圆柱形试件剪切试验条件,开展不同围压、渗透压差作用下红砂岩三轴剪切-渗流试验研究,并利用离散元颗粒方法研究不同尺寸、形状模型的剪切开裂过程.研究表明:(1)峰前剪应力随剪切变形整体呈线性上升趋势,峰后剪切及环向变形速率加快,剪应力出现1～3次应力降;围压越大,峰前变形曲线斜率越大,剪切变形终值递增,环向变形-剪切位移曲线则越趋于平缓;峰值环向变形较为集中.(2)剪切-渗流过程可分为渗流中断阶段、渗流状态转变阶段、渗流速度逐增阶段,剪应力特征值与围压具有良好的线性关系.(3)岩样表现为宏观单一剪切面破坏,围压越大,断口边缘破碎越严重,端部剪切裂缝越大.(4)剪切破坏前后渗流量与围压服从幂函数递减规律;渗流量均随渗透压差升高而呈现极好的线性关系,且流量-渗透压差拟合曲线斜率随着围压的增大而减小;剪应力卸荷后的渗流量相比于卸荷前降低一个数量级,且随着围压增大,两者之间的差值逐渐减小.(5)模拟结果与试验相似,显示围压约束和法向约束条件下均出现斜向剪切裂纹,斜剪裂纹发育角度及密度受长径比、体积影响,三维尺寸比例为1时其影响程度最小,等尺寸比时三轴剪切强度弱于直剪强度.以上研究结果表明此次三轴剪切试验无论在方法、结果方面均具有一定的可靠性.

    岩石力学剪切-渗流围压渗透压差剪切破坏

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    考虑浆液渗流-岩体变形耦合作用的裂隙注浆模拟试验系统研制与应用

    翟明磊李振华杜锋白海波...
    878-889页
    查看更多>>摘要：为研究裂隙岩体注浆过程中的浆液渗流-岩体变形耦合作用,自主研制可视化变开度裂隙注浆模拟试验系统.该系统主要由浆液供给设备、注浆模拟设备和数据监测设备组成,具有良好密封性且实现了注浆压力作用下裂隙开度变化,可模拟不同开度裂隙在注浆流量、浆液水灰比和侧向压力等多源因素影响下的浆液流动过程,并可用于气体渗流-岩体变形耦合作用机制研究.利用该试验系统开展浆液渗流-岩体变形耦合作用注浆模拟试验,结果表明:裂隙开度增加削弱了注浆压力对裂隙的扩张作用,使浆液在流动过程中的能量损耗减少;水灰比减小导致浆液渗流-岩体变形耦合作用显著增强;侧向压力增大导致浆液渗流-岩体变形耦合作用程度减弱.灰色关联分析法结果表明,影响浆液渗流-岩体变形耦合作用的因素敏感程度顺序为注浆流量＞侧向压力＞浆液水灰比＞裂隙开度.该试验系统的研制可为研究裂隙含水层注浆引起岩体变形等流固耦合问题和工程应用提供新的试验手段.

    岩石力学岩体裂隙浆液扩散岩体变形可视化模拟试验

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    岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究现状

    何鹏飞何满潮李鑫陶志刚...
    890-906页
    查看更多>>摘要：岩石强度理论对不同尺度的岩石工程稳定性分析具有重要的理论意义与工程价值,其发展与岩石在不同拉压应力状态下的强度试验研究息息相关.尽管岩石在拉压应力的作用下强度特性差异很大,但目前对其强度理论及不同应力状态下强度试验的研究多关注三向受压应力状态.进行了如下系统综述:在阐述金属和土体相关强度理论的基础上,介绍岩石强度理论的发展历程及研究进展;与岩石强度理论发展相协调的不同拉压应力状态下岩石强度试验的研究现状;进而分析了现有岩石强度测试所覆盖的应力状态分区及9种岩石强度理论所定义的3个特征拉伸强度的区别;最后对岩石强度理论及不同拉压应力状态下岩石强度试验研究中尚未解决的问题进行讨论总结并对未来研究工作进行了展望.

    岩石力学强度理论应力状态破坏拉伸

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    应力及含水状态对裂隙花岗岩蠕变特性的影响研究

    王春萍廖益林刘建锋刘健...
    907-917页
    查看更多>>摘要：为研究应力及含水状态对裂隙花岗岩蠕变特性的影响,以我国高放废物地质处置甘肃北山预选区完整花岗岩及含不同倾角裂隙的花岗岩为研究对象,采用岩石高温三轴流变试验系统,开展不同围压条件下的应力多级加载蠕变试验和不同含水状态下的单轴蠕变试验.试验结果表明,裂隙花岗岩横向变形的蠕变特征更加显著,且横向稳态蠕变率略高于轴向稳态蠕变率.随着应力水平的提高,轴向应变呈现出线性增长关系,而横向应变、轴向及横向稳态蠕变率均呈现出指数函数增长关系.在围压一致且偏应力相同的条件下,裂隙倾角越大,轴向和横向应变越大,轴向和横向稳态蠕变率也越高.饱和状态下,花岗岩的稳态蠕变率显著提高,岩体受力更容易发生变形,导致花岗岩在更低的蠕变荷载或更短的蠕变历时下即发生破坏.当裂隙倾角为45°或60°时,饱和试样的破坏时间仅为干燥试样的1.05‰或0.84‰.倾角30°,45°和60°裂隙花岗岩的蠕变破坏形式分别为穿裂隙面破坏、穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移并存的复合破坏以及沿裂隙面的滑移破坏,10MPa围压及干燥、饱和状态均不会对其破坏形式产生显著影响.

    岩石力学花岗岩蠕变裂隙倾角含水条件破坏形式

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