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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

    深井巷道动力冲击与吸能控制物理模拟试验研究

    王琦蒋振华江贝康红普...
    2081-2091页
    查看更多>>摘要：针对深部矿井高应力巷道动力冲击现象难以控制的问题,为明确其动力灾害发生规律与围岩控制机制,研发深井巷道动力冲击物理模拟试验系统,包括均衡加载装置、边界储能装置和多源监测平台等,可实现模型体高应力均衡加载和边界应力瞬时补偿,有效模拟深井巷道动力冲击现象发生前后的应力环境.基于此,以典型深部高应力矿井为模拟对象,结合研发的高强吸能支护材料,开展系列深井巷道动力冲击物理模拟对比试验,再现不同支护类型模型体的动力冲击现象发生全过程,分析巷道不同部位围岩动力破坏模式与应力-位移演化规律,明确不同支护材料与围岩的相互作用与冲击响应特征,揭示了新型吸能支护在深井巷道动力冲击时的吸能控制优势,其中,新型吸能支护使得巷道在动力冲击现象发生时围岩平均变形量降低了 36.9％.结合模拟试验结果,进一步开展吸能支护现场应用研究,有效降低了深井巷道动力冲击现象发生的风险,保证了全巷道周期围岩的安全稳定.

    采矿工程深井巷道动力冲击系统研发物理模拟吸能控制

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    基于中厚板理论的顶板断裂失稳规律研究

    杨胜利岳豪唐岳松陈勇升...
    2092-2107页
    查看更多>>摘要：厚顶板工作面动载现象强烈,动载冲击作用下煤壁片帮、支架压架等现象常有发生.为了提升厚顶板条件下的采场围岩控制效果,以赵固二矿14030工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究顶板变形与应力特征、破坏模式,探究动载效应及控制方法.结果表明:工作面初次来压时,最大拉应力和最大剪应力位于煤壁侧和开切眼侧中点,顶板发生拉伸破坏;周期来压时顶板在煤壁侧两端头形成了剪应力集中区,且剪切裂隙明显发育,顶板发生拉剪混合破坏.得到工作面推进距离与顶板厚度对拉(剪)应力的影响特征,分析顶板厚度效应对顶板破坏模式的影响.基于PFC3D建立顶板初次破断和周期破断数值模型,确定了顶板破坏形态、裂隙分布特征与破坏模式.基于砂体介入和厚度效应解释了顶板易发生剪切破坏的原因,揭示了顶板动载产生机制.利用动量守恒定理确定了顶板不同破断位置对采场造成的动载冲击力,得到液压支架受动载冲击影响的工作阻力,提出动载控制方法.研究结果可为中厚顶板或不满足薄板条件的顶板提供理论依据,指导中厚顶板工作面的安全生产.

    采矿工程中厚板初次来压周期来压动载冲击

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    三维尺度下岩桥倾角与矿物结构对煤体损伤破坏影响研究

    王磊商瑞豪朱传奇刘怀谦...
    2108-2124页
    查看更多>>摘要：为探究三维尺度下岩桥倾角与矿物结构对煤体损伤破坏的影响,以原煤预制不同岩桥倾角的双裂隙试样,开展单轴加载试验,借助CT扫描设备对试样压缩破坏过程进行阶段性扫描,采用阈值分割、三维重构等图像处理技术以及数字体积相关方法,分析受载煤样内部裂隙动态演化规律及变形损伤特性,并结合PFC3D模拟程序,探究试样加载全程不同阶段的内部应力分布特征.研究结果表明:随着岩桥倾角的增加,煤样宏观强度呈现出逐渐减小的趋势;受预制裂隙的影响,煤样X,Y,Z向位移场演化特征存在差异,X向位移场中的局部高位移区随着加载由岩桥区域向端部转移,Y向位移场加载全过程中局部高位移区始终徘徊在岩桥区域及预制裂隙周围,Z向位移场在各加载阶段均呈现出明显的分层现象,位移量小且均匀;不同岩桥倾角双裂隙煤样主要包括3种裂纹扩展类型及4种贯通模式,根据裂纹的扩展路径及破坏面上受力特征,得到0°和90°岩桥倾角煤样破坏模式为张拉破坏,30°和60°岩桥倾角煤样破坏模式为拉剪复合破坏;新生裂纹扩展与矿物赋存状态的关系主要包括包裹型扩展、绕砾型扩展以及穿砾型扩展3种形式,其中,穿砾型扩展出现次数最多,包裹型扩展最少;通过模拟试验可知,含双裂隙煤样各个方向的受力特征在峰值阶段存在差异,当切片位置由试样外部向试样内部延伸时,Y,Z向及总应力数值均呈现出逐渐增大的趋势,而X向应力数值则呈现出先减小后增加的现象.

    岩石力学岩桥倾角矿物结构CT扫描颗粒流模拟损伤破坏

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    下期内容预告

    2124页
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    基于日累积微震指标与水位关联效应的底板突水预警方法与应用

    郝宪杰李航赵毅鑫杨怀翔...
    2125-2139页
    查看更多>>摘要：煤矿底板突水灾害定量化预警的难点在于敏感性指标的选取,当前基于微震的突水预警往往选取多源数据,缺乏与导水裂隙发育更为密切的指标的精细分析.根据赵固一矿16091工作面现场监测手段,分析得到微震事件频次、能量指标与水位变化的响应特征,实践表明微震与水位具有很好的时空关联性,基于此建立基于微震-水位的底板突水灾害综合预警指标.研究结果表明:(1)在微震高频次、高能量时间段,水位开始下降,一段时间后涌水量相应增大;在微震低频次、低能量时间段,水位开始上升,观测孔水位的下降时间和幅度与距离工作面空间位置相对应,表明微震与水位在时间、空间上具有明显关联性.(2)在开采扰动与底板水压共同作用下,煤层底板微震事件频次增多、能量增大、范围不断延伸,进而形成导水通道,观测孔水位出现下降;随着周期来压后裂隙逐渐闭合,此时微震事件呈低频次、低能量,承压水水位在水源补给下上升到一定高度后趋于稳定.(3)基于微震与水位的关联效应,以底板微震日累积频次、日累积能量、4个观测孔水位日下降量为基础参量,通过基础指标标准化、权重计算的方法,建立微震-水位综合预警指标.经过计算得到16091工作面涌(突)水的综合预警指标阈值为0.30.(4)工程现场应用结果表明,综合预警指标值超过工作面阈值时,报警后均出现了较大井下涌水量,对煤层底板涌(突)水的预警有较好的效果,因此可以将微震-水位作为底板突水的综合预警指标.

    采矿工程煤矿底板水害微震监测水位监测关联效应综合预警指标

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    松辽盆地大情字井地区砂-页复合储层可压性评价

    索彧苏显蘅何文渊付晓飞...
    2140-2151页
    查看更多>>摘要：储层可压性评价是判断储层被有效改造的难易程度以及确定压裂"甜点"的有效方法.然而,目前国内外的储层可压性评价方法主要集中在单一岩性上,未考虑多岩性组合情况.选取松辽盆地大情字井地区青山口组砂-页夹层型储层为研究对象,通过对不同深度的砂岩和页岩进行X射线衍射和岩石力学实验,利用模糊层次分析法建立一种新的基于能量演化与应力-应变曲线中不同阶段脆性敏感指数的脆性评价方法.同时,对复合岩石脆性破坏程度进行分析和定量评价,将复合岩石脆性指数与矿物含量和黏聚力结合,建立多岩性复合储层的可压性评价体系.实验结果表明:复合岩样的单轴和三轴抗压强度随着页岩夹层厚度减少而降低,但脆性指数随页岩夹层厚度减少先降低后增加,可压性指数随围压增加而降低.基于连续取芯进行的力学实验和矿物含量实验,绘制可压性指数随埋深变化的曲线,将现场微地震监测结果与对应埋深储层段的可压性指数进行比较,验证了该可压性评价方法的准确性.研究结果为多岩性复合储层的压裂设计提供了关键参数和理论依据.

    岩石力学多岩性储层脆性评价可压性评价复合岩石模糊层次分析法

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    铀矿储层改造裂隙网络渗流模型参数优化研究

    王奇智王嘉纬王伟袁维...
    2152-2164页
    查看更多>>摘要：铀矿储层改造过程中,爆破是提高低渗透铀矿储层渗透率的有效手段之一,爆破参数设计优化是影响爆破效果的关键因素.因此,首先设计三因素五水平的正交数值试验,基于模拟结果确定储层改造中与岩层参数相适应的微差爆破参数,研究不同爆破方式对储层改造裂隙网络生成效果的影响规律,综合多角度评判储层改造裂隙网络的优劣.并进行不同注液压力模拟试验,量化储层中溶浸液流量随时间的变化规律.结果表明,在微差时间为5 ms、爆破荷载峰值压力为5 GPa、压力上升时间为150 μs的爆破参数组合下,储层渗透流量改造效果最优.该研究拓展了对铀矿储层改造的认识,为未来相关研究提供了重要参考.

    采矿工程储层改造微差爆破裂隙网络渗流数值模拟

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    考虑层叠拱传递效应的浅埋硬岩隧道支护力研究及应用

    秦哲刘文龙武发宇韩继欢...
    2165-2177页
    查看更多>>摘要：在浅埋硬岩隧道中,地层拱效应对隧道稳定性具有显著影响,明确地层拱效应与隧道支护的相互作用机制,对于隧道支护力的确定意义重大.基于地层拱传递效应,构建适用于浅埋隧道层叠拱传递效应的力学模型,通过分析单层拱的主应力偏转与侧限力,推导出层叠拱应力传递的计算方法,并结合松动区内微分岩条上主应力的分布特征,利用极限平衡分析法得到浅埋硬岩隧道在稳定状态下支护力的计算公式.以青岛地铁6号线工程为背景,进行模型试验和现场监测,对计算方法的适用性进行了验证.结果表明:(1)参数敏感性分析表明,随着内摩擦角的增加,支护力逐渐减小,当隧道埋深不超过最大荷载传递区厚度(即H≤2.4B)时,随着埋深的增大,支护力逐渐增加,此外,随着层叠拱层数n的增加,支护力对其的敏感性降低;(2)主动支护的实施增加了围岩约束作用,在显著提升隧道围岩力学性能的基础上,进一步提高了隧道的临界失稳荷载等级,相较于被动支护,增强层叠拱的应力传递效应使围岩的承载能力提高了 11.9％;(3)不同模式下隧道支护力的预测值与实测值平均相对误差均在20.9％以内,表明考虑层叠拱传递效应的隧道支护力预测值与实测值吻合度较高,验证了该支护力计算方法的准确性和适用性.研究成果为浅埋硬岩隧道工程安全设计与评价提供了重要参考.

    隧道工程浅埋硬岩模型试验理论解析拱效应支护压力

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    层理煤的冲击破坏行为及其倾向性评价

    李红儒何满潮乔亚飞程泰...
    2178-2188页
    查看更多>>摘要：冲击地压严重制约了深部煤炭资源的安全开采.从材料固有属性的角度,建立合理的冲击倾向性指标对评估冲击地压风险十分重要.鉴于层理结构对煤的力学行为存在显著影响,对不同层理角度煤样开展了单轴压缩实验和离散元数值模拟,分析层理角度对煤力学特性及其冲击破坏行为的影响.实验及数值模拟结果表明:随着层理角度增加,煤的强度、变形以及冲击破坏程度均先降低后升高;细观破裂模式逐渐由剪切主导演变为张拉主导.指出冲击地压是一个动态断裂问题,能量释放速率高于动态断裂的能量需求是动能产生的原因.据此,基于实验结果提出真实能量释放速率RERR这一新指标作为冲击倾向性判据.RERR考虑了峰后能量对冲击地压的贡献以及破坏的时间效应,反映了动态断裂阶段能量释放的剧烈程度.结合实际破坏情况(声响、弹射)和传统指标(单轴抗压强度USC、弹性能量指数WET、冲击能量指数KE和动态破坏时间DT)的评估结果,全面分析了不同层理角度煤的冲击倾向性,发现真实能量释放速率RERR与传统指标呈高度线性关系,验证了真实能量释放速率RERR的合理性和有效性.最后,建立了基于真实能量释放速率RERR的冲击倾向性等级划分标准.

    采矿工程冲击倾向性层理煤离散元真实能量释放速率动能

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    深部储层岩石渗流的滑脱效应研究——以煤和砂岩为例

    赵文杰赵洪宝荆士杰
    2189-2200页
    查看更多>>摘要：深部高应力作用下致密储层岩石因其孔径与气体分子平均自由程相当,会诱发气体的滑脱效应,进而对瓦斯(煤层气)长期稳产产生重要影响.基于此,开展深部高应力作用下煤和砂岩的氦气注入试验.研究结果表明:在全抽采周期,高应力煤体中氦气运移始终表现出显著的滑脱效应,即使在高达8 MPa的储层压力下也不可避免,砂岩渗流则基本上不受滑脱效应影响.相较于线性Klinkenberg方程和二次型Klinkenberg修正方程,双滑移Klinkenberg方程更适用于深部高应力煤体的表观渗透率ka修正,进而得到煤体固有渗透率k∞与有效平均应力σvme之间满足线性关系,这是由高应力状态下煤体内结构异质性减弱、均质性增强所致.均质性砂岩的渗流行为表现为线性力学响应特性,证明了煤体滑脱效应修正的合理性.由于深部煤体k∞随σvme呈线性弱衰减规律,导致应力型渗透率在应力加载作用下略有降低,最终表现为滑脱效应随着σvme增加而减弱的反常现象.以双胡克定律为理论基础,建立综合考虑高应力煤体裂隙开度呈线性变化和滑脱型渗透率呈指数衰减规律的渗透率模型,并在不同边界条件下取得了良好的拟合效果.

    采矿工程滑脱效应线性响应双滑移Klinkenberg方程渗透率模型

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