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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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    高水压高应力岩石动态响应特性试验研究

    金解放方立兴王宇熊慧颖...
    1821-1838页
    查看更多>>摘要：深部岩体工程处于高水压和高应力环境中;工程岩体的动态响应特性深受赋存环境的影响,是深部岩体工程爆破设计与施工的重要基础.为研究深部高水压环境下岩石动态响应特性,采用自主研制的高水压高应力岩石动力学测试系统,设置4个轴向静应力和9个水压力等级,模拟工程岩体赋存环境,对红砂岩进行冲击试验.基于入射波、反射波和透射波计算岩石应力和应变数据,研究水压力和轴向静应力对岩石动态应力-应变曲线和动态峰值应力的影响.综合考虑岩石应力-应变曲线峰前和峰后阶段能量转换特性,利用能量演化参数定义岩石突水倾向性指数.分析岩石动态残余应力、残余应变、突水倾向性指数和波阻抗与水压力的关系,构建动态峰值应力强化系数、残余应力、残余应变、突水倾向性指数和波阻抗与水压力,以及动态峰值应力与轴向静应力的演化经验模型;探索高水压和高应力对岩石动态强度和变形特性的影响机制.研究结果表明,随着水压力上升,岩石动态应力-应变曲线逐渐由Ⅰ型向Ⅱ型转变.相同轴向静应力工况下,岩石动态峰值应力强化系数、残余应力和波阻抗随水压力的增加先快速上升后缓慢上升,突水倾向性指数和残余应变随水压力增大而减小.相同水压力作用下,岩石动态峰值应力随轴向静应力的增加而减小.高压水对岩石动态强度具有双重作用,即"水楔效应"促进裂纹扩展,降低岩石强度,而Stefan效应等黏性效应和外部围压水阻碍孔隙结构的破坏,对动态强度有增强作用,2种效应相互博弈,共同影响深部高水压环境下岩石动态响应特性.研究结果有利于深部高水压环境下工程岩体爆破开挖及围岩体稳定性分析.

    岩石力学高水压应力-应变曲线强度与变形能量演化波阻抗

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    干热河谷岸坡消落带砂岩节理劣化机制研究

    邓华锋肖瑶李建林王文东...
    1839-1851页
    查看更多>>摘要：乌东德库区处于干热河谷区域,在库水位周期性升降变化条件下,消落带岩体处于热湿循环作用状态.为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制,设计进行砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验,并分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特征及能量参数的演化规律.研究结果表明:(1)在12个热湿循环周期内,砂岩节理面的剪切力学参数和形貌参数均呈先快速降低后缓慢趋稳的劣化规律,其中前3个周期各参数劣化幅度明显较大,而后劣化趋势逐渐变缓,并在8个周期后趋于稳定.(2)随着热湿循环周期的增加,砂岩节理在剪切过程中的总能量和耗散能逐渐减小,其变化趋势与力学参数一致,比较而言弹性能变化相对较小,耗散能变化趋势明显.(3)热湿循环作用下砂岩节理剪切性能的损伤机制包括3个方面:①热湿循环对岩壁强度和节理面形貌的损伤作用;②重复剪切作用对节理面形貌的改变和岩壁一定深度范围内岩体的损伤作用;③热湿循环和重复剪切次序作用对节理面损伤的相互促进作用.相关研究方法和结果可为干热河谷区域库岸边坡消落带岩体节理的热湿循环损伤劣化分析提供较好的参考.

    岩石力学消落带热湿循环剪切性能能量演化劣化机制

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    深部底板水锤突水效应及递进-导升力学模型研究

    左建平吴根水
    1852-1869页
    查看更多>>摘要：矿井底板水害是影响深部煤矿安全生产的一种重要灾害.为深入研究深部底板复杂的突水现象,首先调查和分析华北地区工作面突水特征,认为大多突水事故是由于扰动应力和水压流固耦合作用综合导致底板的破断.在一定采动条件下,深部底板裂隙岩体通道内会形成由势能转变为动能(使运动的水获得加速度)的动水锤效应,对采场围岩有不同程度的损伤或者破坏,定义为水锤突水效应.深部岩体水锤效应形成本质是水体在裂隙通道的流动被瞬时截断,由此导致水体在通道里面反复循环冲击,裂隙通道围岩发生损伤,当该反复循环运动水体的能量积聚到一定状态,进而导致裂隙导升破裂,由此引发突水灾害.基于此思想,建立水锤影响下深部底板水的递进-导升力学模型,揭示裂隙岩体在水锤影响下可能促进突水通道形成.理论和数值研究结果综合表明,裂隙岩体通道中水流速度越快,通道瞬时截断形成水锤压强越大;受水锤效应影响,水楔作用将进一步地驱动岩体裂隙递进-导升破坏.最后,以华北型煤田为工程背景,对底板岩体水锤影响下突水类型进行分类:裂隙岩体水锤-水楔导升突水、隐伏断层应力潜蚀-断裂突水和大构造断层导通突水,并对受水锤影响下深部底板突水提出控制建议方法.水锤突水效应是笔者对煤矿底板突水现象提出的一个新的机制,目前还处于初步讨论阶段,以期为认识深部底板突水机制和防控提供一定的指导.

    采矿工程水锤突水效应递进-导升水楔作用断裂力学突水控制

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    下期内容预告

    1869页
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    岩石节理双向动态循环剪切试验系统研制与应用

    张强谷邱鑫李涛刘日成...
    1870-1882页
    查看更多>>摘要：为深入探究复杂工程环境下岩石剪切力学行为和破坏机制,自主设计研制一套岩石双向动态循环剪切试验系统.该试验系统主要由主机加载系统、伺服油源系统、伺服控制系统、剪切工装系统和变形测量系统五部分组成.该试验系统的主要创新性如下:(1)可在法向和剪切方向以0.001～10 Hz频率进行动态加载,同时实现切向位移、切向荷载、法向位移和法向荷载的混合加卸载控制,并通过双向剪切的方法确保试样法向中心恒定;(2)试验过程可采用载荷、油缸位移、变形传感器进行多速率多目标组合控制,以实现切向和法向方向上的动静态加载;(3)可实现恒定应力、恒定位移、恒定刚度、动载加载和自定义荷载形式等多个可控边界条件;(4)可对长×宽×高为200 mm× 100 mm× 100 mm或400 mm×200 mm×200 mm的大尺寸试样进行试验探究;(5)可同时探究剪切、锚固等多种工况组合下的耦合机制.通过该试验系统开展不同应力边界条件下的岩石剪切试验,验证该试验系统的可靠性与准确性.试验结果表明:所研制的岩石双向动态循环剪切试验系统能够满足岩石剪切力学行为的科研需求,系统操作方便,试验过程高效稳定,加载精度与试验数据精度高.该试验系统可为深部煤炭资源开采、巷(隧)道开挖建设、放射性核废料处置、震区边坡稳定性分析和地下能源封存等重大工程领域的研究提供重要平台.

    岩石力学剪切试验边界条件动态加载试验系统研制

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    富水断层破碎带隧道防突岩盘厚度计算与模型试验验证

    钟祖良申卓李亚朋乔红彦...
    1883-1892页
    查看更多>>摘要：针对现有富水断层破碎带力学模型及隧道防突岩盘厚度计算公式考虑因素不全、计算误差大等问题,基于Janssen理论,引入隧道轴线与断层破碎带面水平夹角、断层倾角及地下水埋深等参数,推导隧道穿越富水断层破碎带的防突岩盘厚度修正公式并进行模型试验验证,揭示破碎带分布范围、断层破碎带倾向倾角、水压等因素对隧道防突岩盘厚度的影响规律.结果表明:基于Janssen理论,引入隧道轴线与断层破碎带面水平夹角、断层倾角、地下水埋深等参数,推导出断层破碎带相对于防突岩盘内倾和外倾2种工况下的隧道防突岩盘厚度计算公式具有良好的适用性;隧道防突岩盘厚度随断层破碎带分布范围、水压、隧道断面及埋深的增大而增大,随断层破碎带倾角、普通围岩强度及隧道轴线和断层破碎带交角的增大而减小.研究成果可为类似隧道工程防突安全计算提供理论参考.

    隧道工程富水断层破碎带Janssen理论防突岩盘厚度影响因素

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    弱胶结西域砾岩组构特征及其力学性能演化规律研究

    范雷胡伟张宜虎
    1893-1908页
    查看更多>>摘要：弱胶结西域砾岩在新疆天山南北两麓分布广泛,物质组成复杂,力学性质较差.为科学认识弱胶结西域砾岩力学特性的演化规律,采用室内测试与现场大尺寸真三轴试验方法对西域砾岩的颗粒组构特征与宏观力学特性进行系统研究.研究结果表明:(1)弱胶结西域砾岩物质组成中碎石、粗砾、中砾3个粒组占比较高,且颗粒级配不良,碎石、砾粒等巨粒、粗粒间接触关系为颗粒悬浮和颗粒支撑结构,颗粒间胶结型式主要为孔隙式胶结;(2)受颗粒排列特征影响,弱胶结西域砾岩表现出明显的各向异性变形特征,其中铅直方向变形模量最大,颗粒长轴方向(近垂直于天山走向)变形模量最小,中轴方向(近平行于天山走向)变形模量居中,但是随着应力水平提高,弱胶结西域砾岩逐渐趋向于各向同性;(3)在三轴应力状态下弱胶结西域砾岩在屈服阶段表现出应变硬化特征,当达到峰值后表现出典型的塑性流动特征;(4)弱胶结西域砾岩的抗剪强度具有明显的非线性特征、加卸载应力路径效应以及中间主应力效应,其中应力水平越高,抗剪强度参数内摩擦角越小,黏聚力越大;卸载条件下西域砾岩的内摩擦角高于加载条件下的内摩擦角,而卸载条件下的黏聚力则低于加载条件下的黏聚力;真三轴加载条件下,其峰值强度随着中间主应力的增加而有所提高,并且中间主应力对抗剪强度参数黏聚力的影响更加明显;(5)弱胶结西域砾岩在三轴应力状态下的破坏以压剪破坏为主,破坏后形成陡倾的主破裂带,主破裂带之间有拉裂纹连接贯通.试验结果为系统了解弱胶结西域砾岩的宏观力学特性及其演化规律提供了重要依据.

    岩石力学弱胶结西域砾岩现场真三轴试验颗粒组构力学性能演化机制

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    泸定地震震中海螺沟景区道路地质灾害发育规律及灾后重建对策

    邬凯易雪斌付晓东张磊...
    1909-1922页
    查看更多>>摘要："9·5"泸定地震在震中海螺沟景区诱发大范围同震地质灾害,景区道路50％路段位于地震烈度IX度(9度)影响范围,道路严重受损且通行能力完全丧失.为探究海螺沟景区道路地质灾害发育规律及灾后重建对策,全面采用遥感、激光雷达、无人机倾斜摄影、地面调查、地质勘察和结构面自动识别等多维度、立体化手段,对研究区地质灾害由面至点开展系统研究.结果表明:(1)研究区共发育同震地质灾害503处,总面积达3.75×106m2,主要分布于道路K10～K15段右侧,1 900～2900m高程范围内,30°～60°的斜坡上.(2)地质灾害发育分布规律以地貌、岩性、震中、河流因素控制为主,与主断裂空间耦合性不强.(3)地质灾害失稳模式可分为高位崩塌、堆积体滑坡、坡表浅层垮塌3类,具有数量多、线性分布、规模不一等特点,其中高位崩塌主要发生于花岗岩、白云岩等硬岩区域内,而滑坡、浅层垮塌主要发生在片岩、板岩等软岩区域和磨西台地冰水堆积体岸坡上.(4)深切峡谷地形和高地震峰值加速度,在硬岩坡折带产生地震放大效应,使得高位崩塌规模巨大;强震作用下厚层堆积体滑坡整体失稳存在滞后性现象.(5)基于地质灾害发育演化规律,海螺沟景区道路灾后重建工程以"减灾选线"为理念,坚持地质灾害"避大治小",以4座隧道绕避高位崩塌,以13座桥梁跨越潜在泥石流沟,结合注浆钢花管、锚杆框架梁等震损边坡原位处治措施,提升景区道路防灾抗灾能力.研究成果系统揭示泸定地震震中区域地质灾害发育规律,所提灾后重建对策在工程实践中得以全面应用,为强震区灾害识别评估和道路灾后重建工作提供重要支撑.

    工程地质泸定地震海螺沟景区道路高位崩塌震害特征发育规律重建对策

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    多级等幅循环荷载作用下砂岩变形、渗透及声发射特征试验研究

    陈旭肖义汤明高焦彤...
    1923-1935页
    查看更多>>摘要：为探明多级等幅循环荷载对岩石变形、损伤及渗透规律的影响,对砂岩试样开展不同围压下的四级等幅循环加卸载三轴试验,试验过程中实时监测渗透和声发射信号.分析多级等幅循环荷载作用过程中围压、循环荷载对试样特征应力、渗透率及声发射b值和RA-AF值的影响.结果表明:(1)与常规三轴加载相比,多级等幅循环加载试验中每级循环荷载下砂岩裂纹体积应变均扩张,循环加载试验岩样的峰值应力下降,随着围压增大,两者峰值应力差值减小.(2)在2种加载条件中渗透率均先下降后上升,循环加卸载作用后岩样基于应变的渗透率损失率(PSL)更小,表明岩石内部宏观变形加剧,随着围压增大,PSL随之增大,表明宏观变形减弱;低围压下各级循环中基于应力的渗透率损失系数(EIP)为负值或数值较小,表明渗透率增加,而高围压下第4级循环中EIP为正值,表明渗透率减小,渗流通道的形成受围压约束的影响加剧.(3)与常规三轴试验相比,多级等幅循环加载声发射b值起伏变化更大;2种加载方式下岩样均以拉伸裂纹为主,但多级等幅循环加载条件下岩样内部产生的剪切裂纹更多,随着围压增大,岩石拉伸裂纹占比逐渐减小,剪切裂纹占比增大.

    岩石力学岩石破坏多级等幅循环加载渗透演化声发射

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    不同应力水平与初始水化损伤下软岩锚固剂耦合结构剪切力学特性

    荣浩宇李桂臣赵光明许嘉徽...
    1936-1951页
    查看更多>>摘要：以砂岩锚固剂组合试样为研究对象,基于不同法向应力与浸水时间下三轴剪切试验,分析应力水平与初始水化损伤影响下软岩锚固剂耦合结构承载特性.研究表明,水化损伤加剧会显著削弱岩石与胶结面的抗剪能力,增大试样变形量并使其承载能力发生劣化,法向应力相同时,浸水30 d条件下试样剪切强度分别降低23.14％～35.46％.法向应力增大会约束试样内微裂隙的聚结贯通,提升其承载能力,浸水时间相同时,试样剪切强度随法向应力增大分别增加97.15％～137.12％.组合试样剪切破坏模式受应力水平与初始水化损伤共同制约,呈沿胶结面剪切滑动、混合剪切破坏与沿岩石部分破坏3种类型.随浸水时间增加,试样总应变能、弹性应变能与耗散能均不断降低,试样破坏所需能量减少.浸水时间相同时,试样耗散比随法向应力的增大分别降低54.38％～57.56％,法向应力增加会提升试样的能量存储能力,裂隙发育所需外部输入的能量提升,进而增强结构的承载能力.根据组合试样剪切力学响应,建立不同浸水时间与法向应力下软岩锚固剂耦合结构剪切模型.

    岩石力学应力水平软岩岩石锚固剂耦合结构三轴剪切能量演化

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