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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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    干燥与饱水状态下含尖端相交裂隙砂岩的力学特性及破裂演化规律试验研究

    郝瑞卿曹平王华靳瑾...
    1696-1706页
    查看更多>>摘要：岩体中裂隙的存在会影响岩体工程的稳定性,而裂隙的分布形式及地下水的作用对岩体力学特性和破裂演化规律有着显著的影响.通过对干燥和饱水状态下含尖端相交裂隙砂岩试样进行单轴压缩试验,研究尖端相交裂隙的夹角和地下水对砂岩力学特性及破裂演化规律的影响.研究结果表明:尖端相交裂隙的夹角和地下水对砂岩的力学性能和破裂演化规律均有较大影响.含尖端相交裂隙砂岩试样的应力-应变曲线中裂纹萌生与扩展阶段相较于完整试样更早出现且在峰值应力前产生明显的应力降现象,并在峰后破坏阶段产生台阶状应力跌落现象;随着尖端相交裂隙夹角的增加,试样峰值应力与起裂应力逐渐增加,应力集中部位由倾斜裂隙内尖端过渡到外尖端.而地下水的存在将增加尖端相交裂隙岩样的延性,减弱尖端相交裂隙在应力-应变曲线中产生的应力降和台阶跌落现象,使岩样的峰值应力和起裂应力随着尖端相交裂隙夹角的增大呈现出先减小后增大再减小的趋势;此外,地下水的存在将减弱岩样裂隙处应力集中程度,减少裂纹起裂数量,使水平裂隙成为含尖端相交裂隙饱水岩样破坏的主导裂隙.

    岩石力学尖端相交强度特性起裂形式破坏模式饱水砂岩

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    无黏性松散土石混合体剪切特性的结构效应及强度模型构建

    任明辉赵光思浦海尹乾...
    1707-1721页
    查看更多>>摘要：综合室内直剪试验、DEM模拟和理论解析等手段,从多尺度角度揭示和表征了中低体积含石量下土石混合体的剪切破坏机制.试验结果表明,无黏性土石混合体的剪胀规律受控于基质密实度,块石体积含量(VBP)和外部法压的共同作用,其内摩擦角演化具有显著的非线性特征(VBP＜30％),基于莫尔-库仑准则的强度分析会产生块石结构形成的表观黏聚力.DEM模拟揭示块石结构诱发特殊的细微观力学过程,土石接触力的分布不均匀、剪切带的不规则度是土石混合体与砂土剪切行为的关键差异.最后,基于中低含石量下土石混合体的工程地质特征与强度发挥机制的讨论,提出表征块石结构力学含义的新公式,通过理论分析发现Lindquist的修正强度模型是剪切应力传递的简化描述.初步构建物理意义明确的土石混合体新强度模型(等效粗糙度模型),通过对黏性和无黏性两类土石混合体的试验结果对比,验证新模型可有效预测中低含石量下土石混合体的非线性强度包线.

    土力学土石混合体结构效应剪切破坏强度准则应力传递

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    考虑固结作用下非均质隔离墙系统中重金属污染物二维运移特性研究

    江文豪黄啸冯晨李江山...
    1722-1735页
    查看更多>>摘要：固结行为会使隔离墙的工程性质沿深度呈非均质性,影响墙体中重金属污染物的运移规律,但相关研究较少.首先,建立非均质隔离墙系统(由缓冲层、非均质隔离墙和含水层组成)中重金属污染物二维运移模型,该模型考虑了固结作用和Langmuir吸附特征.随后,利用数值方法对该模型进行求解,并通过与试验测定结果及其他2种计算方法所得结果对比,验证了模型合理性.在此基础上,开展重金属污染物运移特性研究.结果表明,与忽略固结作用相比,考虑固结作用下隔离墙上部区域的浓度会增大,底部区域的浓度会降低.考虑Langmuir吸附场景下重金属污染物的运移速率高于考虑线性吸附场景下,且2种场景下相对浓度的差异随污染源浓度升高而更显著.进一步,防渗效果评价显示,缓冲层厚度增大有利于延长隔离墙的服役寿命,但鉴于"围护式"隔离墙被广泛应用于实际工程,因而其厚度不应太大.此外,相较于考虑固结作用场景,忽略固结作用场景可能会高估隔离墙的防渗性能.隔离墙厚度及其吸附能力的增大均可提高墙体防渗性能,工程实践中可综合二者开展防污屏障设计.所建模型及研究结果可为隔离墙的有效设计和服役性能评价提供指导.

    环境科学固结非均质隔离墙缓冲层重金属污染物二维运移Langmuir吸附

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    深部坚硬顶板工作面冲击地压多元协同防控技术

    孙文超王兆会李强王伟...
    1736-1750页
    查看更多>>摘要：深部坚硬顶板工作面后方容易形成大面积悬顶,应变能积聚程度高、释放速度快,诱发顶板动载和冲击地压灾害.为实现坚硬顶板工作面冲击地压的有效防控,以古城煤矿1123工作面为工程背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测手段研究采空区膏体充填对坚硬顶板运动模式的影响,提出冲击地压多元协同防控技术.实测表明工作面初采阶段充实率低于80％,断层影响区采动应力集中程度高,厚顶煤和坚硬顶板存在局部动力破坏现象,成为诱发冲击的危险源.构建充填体支撑下的坚硬顶板沉降模型,发现非充分压实区长度和坚硬顶板内部最大拉应力随充实率升高呈对数型降低趋势.沉降模型计算结果表明1123工作面采空区充实率达到90％,坚硬顶板运动模式将由周期破断型向连续沉降型转变.提出厚顶煤破碎区二次高压注浆技术,注浆后厚顶煤膨胀下沉量减少5％,充实率提升至90％以上.微震监测和物理相似模拟结果表明1123工作面高充实率条件下,坚硬顶板未发生破断现象,避免了应变能释放引起的采场强动载和顶板断裂型冲击地压.为防止坚硬顶板下沉引起的煤体强压缩型冲击地压,在采空区充填、厚顶煤注浆措施的基础上,提出坚硬顶板预裂爆破、大直径钻孔卸压措施,形成了集四位于一体的冲击地压多元协同防控技术;大尺度爆破裂隙超前释能,顶板低能量微震事件占比升至64.7％,充填体快速承载,采动应力集中程度降低,坚硬顶板缓慢下沉,液压支架急增阻现象消失,表明"四位一体"协同防控技术在深部坚硬顶板工作面实现了降载减冲目的,降低了 1123工作面顶板强动载和冲击地压灾害风险.

    采矿工程冲击地压充填开采坚硬顶板充实率协同控制

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    法向动载条件下粗糙岩质节理面剪切力学特性试验研究

    代万里张强谷邱鑫叶思哲...
    1751-1762页
    查看更多>>摘要：为探究地震荷载作用下岩石节理的承载特性,开展不同法向动载应力边界条件下岩质节理面剪切试验,分析法向动载幅值和频率对节理面强度参数、变形参数以及破坏特征的影响规律.结果表明:(1)随着动载幅值由增大,峰值剪切强度呈线性趋势降低48.27％～55.59％,而动载频率对峰值剪切强度影响较小:进入稳定残余阶段,剪切应力幅宽随幅值的增大呈线性趋势增大1.24～2.83倍;动载频率由0.2 Hz增大至0.5 Hz,剪切应力幅宽迅速减小36.28％～40.61％,在频率大于0.5 Hz后缓慢降低.(2)峰前剪切刚度呈现法向应力依赖性,随动载幅值和频率的增大剪切刚度和剪胀性均明显降低.(3)法向应力于剪切应力波峰存在明显相位偏移,相位偏移随着动载幅值和频率的增大而降低,且在频率达到2.0 Hz后无明显相位偏移.(4)当频率低于0.5 Hz时,节理面磨损面积占比迅速增加了36.10％～69.37％,而当频率大于0.5 Hz时,其磨损面积占比近似呈线性增加了5.17％～10.18％.

    岩石力学节理法向动载剪切应力力学行为

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    基于NPR锚索监测的顺层岩质边坡多阶变形规律研究

    陈泓蓉龙建辉张吉宁陶志刚...
    1763-1774页
    查看更多>>摘要：山西煤系地层多发育砂泥岩互层的顺层岩质边坡,受降雨及地下水等影响,滑坡灾害较为频发.为研究含软弱夹层顺层岩质边坡在NPR锚索支护下的多阶变形规律,对于坡体受控于多条陡直贯通裂隙的边坡,基于极限平衡法,全面考虑坡脚临空面高度h、岩层倾角β、坡面倾角a、滑体重度γ、滑面长度L,滑带软岩强度(c,φ)力学参数,建立力学分析模型,通过公式推导确定滑带岩土在软化及蠕变过程中不同强度参数下NPR锚索支护边坡的2种类型:整体稳定型和局部稳定型,从机制上分析强降雨过程中2种类型边坡的多阶变形规律.且由公式推导对是否设置NPR锚索的同等条件边坡失稳时滑面长度变化进行定性分析,得到对滑坡规模变化的影响,并对影响滑坡规模变化的参数敏感度进行分析;此外对设置NPR锚索的同等条件边坡,是否考虑水力作用,定性分析其失稳时滑面长度变化,得到对滑坡规模变化的影响.最后利用何满潮团队研发的滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统在山西省柳林县禄聚茆滑坡的应用,得到监测数据所反映的实际预警结果与理论推导的边坡失稳模式相符,而进一步佐证相关理论研究.

    边坡工程顺层岩质边坡多阶变形规律负泊松比锚索失稳模式监测预警

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    冻融循环作用下伊犁盐渍化黄土力学特性

    包卫星吴倩吴谦秦川...
    1775-1787页
    查看更多>>摘要：为研究冻融循环次数、围压和含盐量等因素对伊犁盐渍化黄土力学特性的影响,开展室内冻融循环作用下含盐黄土的三轴试验,分析盐渍化黄土在冻融和盐蚀作用后的劣化机制,提出盐渍化黄土的强度劣化公式和本构模型.结果表明:在冻融循环作用下,盐分的增多使应力-应变曲线由软化型转向硬化型;当含盐量较高时,黄土的抗剪强度随着冻融循环次数的增多迅速衰减.黏聚力与冻融循环次数呈指数关系;内摩擦角随冻融循环次数的增加先增大后减小、随含盐量的增大而减小.建立冻融作用下黏聚力的劣化模型,该模型能预测不同含盐量试件的黏聚力劣化特性;冻融作用对黏聚力衰减的权重大于盐蚀作用.提出考虑多因素作用下修正的Duncan-Chang模型,该模型能更准确地反映冻融和盐蚀作用后盐渍化黄土的强度和变形特性.

    土力学含盐量应力-应变劣化模型Duncan-Chang模型

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    淤泥pH调节联合复合絮凝真空脱水试验研究

    崔允亮杨旭坤王新泉魏纲...
    1788-1798页
    查看更多>>摘要：传统真空预压法在处理淤泥方面耗时长且脱水效果欠佳,对淤泥进行高效脱水处理并提高资源利用率具有重要意义.提出一种pH调节联合复合絮凝真空预压的复合处理方法,首先通过淤泥比阻试验及沉降柱试验,得到pH调节联合复合絮凝的处理方案,随后开展真空脱水模型试验,进行应用研究以验证其效果.从比阻值、排水量、孔隙水压力及抗剪强度等方面,对该复合技术的作用机制和处理效果进行全面评估分析.结果表明,淤泥在适当的酸性调节后,脱水性能会得到显著改善.当淤泥pH值调节至4.2时,絮凝剂的激发效果较为显著,而复合絮凝相较于单一絮凝表现出更为优越的处理效果;此外,絮凝剂的加入在短时间内改善了淤泥的沉积性能.与传统真空预压法相比,该复合处理方法在排水量、含水率及土体强度等方面的改善效果明显,处理后的土体含水率降低至60％以下,土体更加密实,抗剪强度更是提高了 2.7倍,说明该复合处理技术具有良好的体积减容效果和加固效果.

    土力学淤泥真空预压pH比阻絮凝剂

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    冻融过程中冰水相变对非饱和粉土动力学性能的影响

    张玉芝王玺王盟王建州...
    1799-1808页
    查看更多>>摘要：冻融过程中,温度引起未冻水含量和含冰量的变化,进而影响冻融期间土体动力性能.基于此,采用朔黄重载铁路路基细粒填料——非饱和粉土,结合列车实际运营情况,开展冻结和融化过程中,不同初始含水率(10％,14％,18％)试样的核磁共振与温控动三轴试验,分析冻融过程中非饱和粉土未冻水质量含水率、含冰量与动弹性模量的关系,尝试探究土中冰水相变对宏观动力学特性的影响.主要结论如下:(1)降温过程中,从冻结温度降温至过冷温度过程中,未冻水含量大幅减少,含冰量和动弹性模量快速增加;之后随着温度持续降低,未冻水含量缓慢降低,含冰量和动弹性模量缓慢增加;继续降温至-15 ℃的过程中,发生相变的水分有限,且最终均有1％左右的液态水存在;(2)土体处于融化状态时,由于自由水的润滑作用,试样动弹性模量随初始含水率升高而降低;土体处于冻结状态时,由于冰胶结力作用,且冰在试样中的赋存状态不同,导致初始含水率14％试样冻结后的动弹性模量最大,初始含水率10％试样次之,初始含水率18％试样最小;(3)3组试样在冻融过程中均体现出动弹性模量与未冻水含量成反比、与含冰量成正比的规律.

    土力学核磁共振温控动三轴未冻水含冰量动弹性模量

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    双应力主轴单调旋转下砂土强度及剪切带特性试验研究

    刘超董彤孔亮王睢...
    1809-1820页
    查看更多>>摘要：为了进一步深化对土应力方向依赖性的认识,利用试样旋转和应力旋转一体化的方法实现双应力主轴旋转,并对饱和砂土开展一系列双应力主轴旋转试验.试验结果表明:饱和密砂的强度依赖于主应力方向和试样倾角,且受到两者的耦合作用;随着主应力方向和试样倾角的逐渐增大,相变强度呈现出逐渐减小的规律,破坏强度则表现为先增大后减小;不同的主应力方向和试样倾角对相变强度和破坏强度的耦合作用效果存在差异;此外,研究发现剪切带的发展规律主要取决于主应力方向.

    土力学砂土双应力主轴旋转应力方向依赖性强度剪切带

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