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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

    基于深度学习的隧道微震监测及岩爆预警技术与系统研究

    李天斌许韦豪马春驰张航...
    1041-1063页
    查看更多>>摘要：针对隧道工程建设中微震监测信息处理智能化不高、隧道三维可视化信息不全和隧道岩爆灾害预警难等亟待解决的问题,采用微震监测、深度学习和虚拟仿真技术,建立隧道微震信息自动一体化处理及岩爆智能预警技术体系与系统平台.提出基于双模态特征提取的微震多分类模型,建立基于深度卷积编解码网络的波形降噪-到时拾取双任务模型以及基于引力搜索法的微震定位算法,实现隧道微震分类-降噪-拾取-定位-震源参数计算的自动、高效、准确处理;选取累积视体积和能量指数震源参数作为关键指标,建立基于LSTM多变种网络的微震参数平行序列预测模型和岩爆孕育阶段判识预警模型,实现岩爆当前-未来状态时效演化的预警.同时,基于三维可视化框架Cesium实现隧址地理信息、地质模型、隧道模型、灾害(微震)信息的集成与显示,形成微震信息采集模块、微震信息云处理模块、岩爆预测预警模块于一体的隧道微震监测与岩爆预警系统.将系统应用于峨汉高速公路大峡谷隧道岩爆灾害段,实现海量微震数据的自动、高效、准确处理,验证隧道微震信息自动一体化处理及岩爆智能预警技术体系的有效性.

    岩石力学隧道微震监测岩爆预警深度学习虚拟仿真

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    砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分类、孕灾及破坏模式研究

    董家兴杨吉周伦顺米健...
    1064-1079页
    查看更多>>摘要：砂化白云岩在西南地区的地下工程中分布广泛,强烈、剧烈砂化的白云岩,岩体结构破碎,水稳定性差.砂化白云岩隧洞施工过程中,塌方、突水、突水涌砂等灾害易发频发,但对砂化白云岩隧洞灾害的孕育-形成-发生的系统性研究较少,亟待开展专门的系统性研究.通过收集80余例砂化白云岩隧洞塌方、突水、突水涌砂案例;深入调查和分析相关灾害发生的地质条件和构造条件,从灾害点不良地质情况及主要影响因素将砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分为4类8型,即断层类(无水断层型、导水断层型、阻水断层型)、裂隙类(单斜裂隙型、层间裂隙型、砂化条带型)、褶皱类(背斜型、向斜型)、岩溶管道类;基于灾害发生时间演化特征,将孕灾模式划分为即时揭露型,渐进破坏型,间歇破坏型3种;从灾害发生的主要工程部位的角度,划分为4个部位的20种破坏模式,并提出相应的工程调控措施;最后介绍了滇中引水工程扯那苴隧洞典型灾害洞段的案例分析和调控措施.研究成果对砂化白云岩地层地下工程的设计、施工,以及灾害风险评估和防控具有重要的指导意义.

    隧道工程砂化白云岩致灾构造孕灾模式破坏模式工程案例

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    高应力环境下复杂错断机制隧道模型试验装置的研制与应用

    崔臻张佳威盛谦马亚丽娜...
    1080-1095页
    查看更多>>摘要：活动断层受构造作用发生错动时,跨越活动断层的隧道将会发生不同程度的结构损伤及破坏.现存模拟跨活断层隧道错断的试验装置,大多针对浅埋隧道,未考虑深部应力环境,影响其试验结果在大埋深高应力隧道工程中的应用.鉴于此,研制可模拟高地应力环境下复杂断层错动机制的试验装置成为关键一环.结合我国西部强震区大型生命线工程跨活断层隧道特征确定试验装置参数需求,研制出试验装置,并基于该装置研究深埋与浅埋隧道衬砌破坏特征的差异.结果表明:(1)我国西部强震区工程跨活断层隧道具有大埋深、高地应力、复杂错断特征,故确定试验装置围压加载设计参数为0.8 MPa;水平错距设置为20 cm,竖直错距设置为10 cm.(2)通过开展自由场及隧道模型错断试验,验证设备可有效遂行走滑错动、倾滑错动、以及走滑-倾滑耦合错动,且在错动过程中围压可保持在稳定状态,达到研制目的.(3)通过隧道错断试验得出,深埋隧道产生较大的挤压变形,破坏区域较大;浅埋隧道在跨断层位置隧道被剪断,破坏程度较严重;在断层与隧道交角小角度时隧道破坏更严重.该设备的研制为研究高应力环境下跨复杂机制活断层隧道受破环影响提供重要的试验装备基础.

    隧道工程活断层复杂错断机制高地应力试验装置

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    库岸危岩剪切带-基岩界面宏细观剪切贯通机制及力学特性研究

    刘新荣郭雪岩周小涵罗新飏...
    1096-1109页
    查看更多>>摘要：以三峡库区"板壁岩"危岩为研究背景,在总结岸坡危岩内部剪切带形成过程及基本特征的基础上,通过室内剪切试验和数值模拟手段,从宏细观的角度研究该岸坡危岩内部剪切带-基岩界面的剪切贯通机制及其力学特性.研究表明:(1)剪切带为危岩体失稳的主控因素,内部充填物质具有层状无胶结特征;(2)在常法向应力作用下,界面的破坏模式可以总结为台阶根部张裂-台阶爬坡,岩板损伤-台阶剪断,岩板裂纹贯通-台阶剪碎;(3)界面剪切应力-剪切位移曲线分为压密阶段、近加载端台阶根部斜裂缝出现阶段、近似弹性变形及微裂隙扩展阶段、近加载端台阶剪断阶段、剩余台阶剪断阶段及残余阶段6个阶段;(4)界面的峰值剪切强度和残余强度随法向应力、层厚和台阶高度的增加而增加,竖向累积位移随法向应力的增加而减小、随层厚和台阶高度的增加而增加;(5)界面裂纹数量变化曲线呈"S"型,共经历裂纹缓慢增加(岩板表面磨损)-裂纹迅速扩展(台阶剪断)-裂纹数量稳定(残余摩擦)3个发展阶段,试样内部颗粒应变能和胶结应变能变化趋势与剪切应力-剪切位移曲线变化相近,总能量、摩擦能及阻尼能随剪切位移的增加而增加.研究成果对剪切带整体力学性质及含剪切带危岩稳定性的研究具有借鉴意义.

    岩石力学三峡库区危岩剪切带-基岩界面剪切力学特性数值模拟

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    液氮致裂层理煤体热-流-固-损伤耦合模型及数值模拟研究

    林海飞李博涛李树刚宋兆雪...
    1110-1123页
    查看更多>>摘要：煤体原生层理对煤体力学性质有显著影响,为探究液氮低温致裂层理煤体裂纹扩展及劣化失稳机制,基于细观基元理论和损伤力学理论建立热-流-固-损伤耦合模型,并利用COMSOL软件模拟获得不同应力比下液氮致裂层理煤体裂纹扩展分布特征,分析压裂过程中煤体损伤、渗透率和温度的演化规律.结果表明:液氮注入煤体初期(5 s),钻孔附近与液氮接触煤体温度急剧下降形成小范围超低温区,产生的热应力超过煤体抗拉强度,在钻孔周围产生损伤破坏区域.随着液氮注入压力增加,煤体内部出现多条主裂纹,主裂纹主要沿层理方向发育并生成次生裂隙,且钻孔周围形成复杂破坏区域,煤体损伤开始增大,渗透率也随之增加;注入压力持续增加煤体进入失稳阶段,煤样内部大量裂纹贯通,煤体发生破坏,煤体损伤和渗透率也逐渐达到峰值.煤体损伤、裂隙压力与渗透率随着煤体层理角度增加呈增加后减小趋势,层理角度为45°时达到最大值;煤体损伤、裂隙压力与渗透率在应力比为0.5时达到最大,应力比从0.5增大到1时大幅减小,应力比超过1后逐渐趋于平稳.层理对煤体液氮压裂的起裂压力影响显著,不同层理角度条件下煤体液氮压裂起裂压力变化规律相似,随层理角度增加,起裂压力呈现出先减小后增大"U"型变化趋势;相同层理角度下,随着应力比增加起裂压力逐渐增加.研究结果为进一步掌握液氮压裂煤体技术,确定液氮致裂工艺参数提供了依据.

    采矿工程液氮压裂层理煤体热-流-固-损伤耦合裂纹扩展起裂压力

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    抚顺西露天矿区边坡灾害多源监测预警系统及工程应用

    孙书伟刘流郑明新胡家冰...
    1124-1138页
    查看更多>>摘要：露天矿在我国分布广泛,受自然因素及工程扰动的影响,边坡崩塌、滑坡等地质灾害较为频发.针对露天矿区面积大、服务年限长、地质条件复杂的特点,以抚顺西露天矿区为工程背景,利用多源数据信息融合构建露天矿边坡灾害多维度协同监测与预警系统.基于采场区域位置、工程地质条件以及灾害分布特征,确定气象环境、地表、边坡以及周边重要建(构)筑物等主要监测对象,并建立反映露天矿边坡整体特征、局部特征和外部环境特征的多元监测指标体系;融合GNSS,InSAR,LiDAR和裂缝计等浅表层监测、分布式光纤深部原位监测、光纤光栅建筑物监测和边坡真实孔径雷达短临监测等手段,建立露天矿边坡灾害多维度协同监测系统,实现矿区边坡浅表、深部及周边建筑物的实时监测、周期性监测和灾害短临监测;通过对抚顺西露天矿区边坡灾害演化特征分析,将边坡位移速率作为预警指标,研究提出抚顺西露天矿区边坡灾害的预警等级和阈值;在已有地理信息的基础上,采用GIS、物联网等技术构建多参数、多维度、多时序的矿区地质灾害多源监测数据库,并开发露天矿边坡灾害可视化预警平台.实践效果表明,该系统能够快速、准确辨识矿区地质灾害隐患,大范围、高精度监测预警边坡灾害,有效提升露天矿区边坡灾害预警效率,相关成果对我国露天矿区边坡灾害防范具有借鉴和指导意义.

    边坡工程抚顺西露天矿边坡灾害多源监测灾害预警

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    层状盐岩地下储气库运行压力设定方法研究

    陈祥胜熊天恺李银平施锡林...
    1139-1151页
    查看更多>>摘要：盐岩地下储气库运行压力的设定不仅关乎其长期稳定性和密闭性,还影响储气规模和调峰能力,因此,确定运行压力区间对盐穴大规模储能具有重要的工程意义.以保障储库长期安全性为基本原则,总结、归纳以密闭性和稳定性为主控影响因素的上、下限运行压力设定准则,进而为运行压力设定提供依据.基于盐岩储气库围岩与存储介质之间的相互作用机制和运行压力设定准则,建立考虑损伤和渗透演化的流-固耦合分析模型,通过数值开发将其应用至金坛实际盐岩储气库的密闭性和稳定性同步分析中,探讨储库围岩损伤和渗透率演化规律及影响因素,确定目标储库的几个关键设计参数,如运行压力区间、矿柱宽度、顶板厚度等.研究结果表明:运行压力对盐岩储气库的渗漏范围和蠕变收缩率的影响是截然相反的,其中,渗漏范围与运行压力呈正相关的幂函数关系,蠕变收缩率与运行压力呈负相关的指数函数关系,密闭性控制着储库上限压力,稳定性控制着储库下限运行压力.围岩损伤演化主要受应力水平和岩石变形性质影响,渗透率演化取决于有效平均应力和塑性损伤的竞争结果,只有当塑性损伤占主导影响时才可能诱发渗透率激增现象.考虑渗透参数演化比不考虑参数演化得到的气体渗漏范围大约5％,该影响主要集中在腔壁边界10 m范围.

    岩石力学盐岩储气库运行压力密闭性稳定性损伤-渗透演化

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    酸性压裂液对无烟煤动态断裂行为及能量耗散规律影响研究

    龚爽张寒松赵毅鑫孙世毅...
    1152-1175页
    查看更多>>摘要：为探究冲击荷载作用下酸性压裂液对无烟煤断裂行为及能量耗散规律的影响,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统对酸性压裂液和水基压裂液处理后的直切槽半圆弯曲(NSCB)无烟煤试样开展不同冲击气压下Ⅰ型动态断裂韧性试验,采用高速摄像装置记录煤样裂纹扩展过程,结合Image J图像分析软件及PCAS图像识别系统定量分析煤样宏观裂纹扩展轨迹特征及断面细观孔隙概率熵值.通过对比不同冲击气压和压裂液作用下无烟煤样的入射能、吸收能、断裂能和残余动能,得出冲击荷载下酸蚀煤样动态断裂过程的能量耗散规律.研究表明:自然状态煤样的动态断裂韧度最大,酸性压裂液作用煤样在冲击气压高于0.35 MPa后表现出较水基压裂液更低的断裂韧度值,在更高加载气压条件下酸性压裂液处理后煤样的预制裂纹更易起裂.酸性压裂液处理后煤样所需断裂能与水基压裂液组煤样所需断裂能的差值随加载气压的增大不断增加,加载气压越高,酸性压裂液处理后煤样所需断裂能较水基压裂液更少.煤样断面孔隙概率熵值随冲击气压增加而不断增大,酸性压裂液作用使得煤样的断面形貌由致密整齐向疏松多孔转变.针对不同加载速率下压裂液对煤岩断裂行为的弱化和增强双重作用机制进行探讨,基于压裂液的双重性质与线弹性断裂力学理论,建立考虑加载速率的细观断裂力学模型.研究成果可为酸化压裂无烟煤裂纹起裂与扩展机制研究提供试验支撑,为煤层酸化压裂设计及压裂改造中复杂缝网形成机制及调控方法提供理论指导.

    岩石力学无烟煤断裂韧度酸性压裂液裂纹扩展能量耗散

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    循环动载边界下三维粗糙节理面剪切力学响应研究

    尹乾何满潮靖洪文王琦...
    1176-1189页
    查看更多>>摘要：开展正弦波式循环法向动载-循环剪切位移叠加作用下三维粗糙节理面剪切试验,探讨初始法向静载(Fs)、法向动载振幅(Fa)、法向动载频率(fv)及循环剪切次数(N)对节理面剪切特性的影响.随着Fs与Fa的增加,节理面法向荷载变化范围逐渐增大,一个剪切位移周期内剪切荷载呈现波动增加→波动减小→波动增加趋势;稳定状态下峰值剪切荷载随着Fs与Fa的增加分别增大4.90倍与65.12％,节理面抗剪能力逐渐增强,而随着fv的增加,节理表面损伤渐进累积导致峰值剪切荷载逐渐减小,且出现的时刻逐渐前移,稳定状态峰值剪切荷载减小17.49％.一个剪切位移周期内节理面法向位移呈现波动增加→波动减小→二次增加→二次减小的趋势,当节理面远离初始位置剪切时,凸起体持续"爬坡效应"导致法向位移逐渐增大;节理面法向位移-法向荷载呈现明显负相关,且最大法向位移滞后于最大剪切位移1/4法向荷载周期;随着N的增加,节理面持续磨损劣化导致最大法向位移呈指数函数减小趋势;最大法向位移随着Fs,Fa及fv的增加分别呈现逐渐减小、逐渐增加及先增后减的特征.剪切后节理表面粗糙度系数随着Fs,Fa与fv的增加,呈现的变化规律分别为减小了 57.79％,43.26％以及以1 Hz为拐点先增加后减小的趋势.

    岩石力学粗糙节理面循环剪切法向动载法向位移表面磨损

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    基于速凝浆液流-固相变特性的裂隙岩体注浆扩散机制

    张连震黄长鑫张庆松裴妍...
    1190-1203页
    查看更多>>摘要：速凝类浆液流-固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响.为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流-固相变特性,并通过室内试验获得C-S浆液的屈服应力、黏度时变方程,在此基础上建立速凝浆液裂隙注浆扩散过程理论模型.开展恒定注浆速率下的C-S浆液裂隙注浆模拟试验,获得注浆压力-时间关系与浆液压力空间分布情况,并对理论计算结果进行正确性验证,揭示速凝浆液屈服应力与黏度的时空分布特征,以及静水阻力、流体相阻力、固体相阻力三者在注浆扩散过程中的变化规律.研究结果表明:在C∶S体积比为1∶1,2∶1,3∶1三种工况下,C-S浆液的剪切应力-剪切速率关系均符合Bingham流变本构关系模型,随着C∶S体积比的增加,浆液流-固相变起始时间与结束时间均显著缩短,浆液屈服应力与黏度峰值均显著增加;相比试验结果,基于屈服应力与黏度均随时间变化的Bingham模型、屈服应力固定的Bingham模型、Newton模型的注浆压力计算结果最大误差分别为12.73％～19.62％,20.12％～29.44％,21.84％～31.35％,说明前1种模型优于后2种模型;在整个裂隙注浆扩散过程中,浆液流体相阻力先由0％快速增加至峰值,然后缓慢下降,固体相阻力在整个注浆扩散过程中一直呈近似线性增加趋势.不同C∶S体积比对注浆结束时刻的流体相阻力占比、固体相阻力占比影响不显著,注浆结束时刻的流体相阻力占比为81.7％～82.9％,固体相阻力占比为15.7％～17.3％.

    岩石力学速凝浆液流-固相变特性裂隙注浆流变本构关系模拟试验

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