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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

    硅溶胶自吸渗注浆及泥岩防渗加固

    张农项哲潘东江
    3121-3130页
    查看更多>>摘要：遇水泥化是煤矿泥质围岩巷道长期大变形失稳破坏的重要症结,针对常规颗粒性浆材可注性不足问题,系统研究新型纳米级硅溶胶对泥质岩体注浆防渗加固的可行性.基于硅溶胶的胶团结构,阐明硅溶胶的凝胶原理,优选注浆硅溶胶的粒径等级;分析硅溶胶基本物理力学特性和固结泥质软岩的基本防渗特征,结果表明硅溶胶在浆材可注性、凝胶体体积稳定稳定性及注浆结构的防渗性方面相比常规注浆材料具有显著优势,通过硅溶胶注浆黏结可显著降低泥质岩体的孔隙率和渗透性,渗透系数可降低至10-9cm/s,能够满足煤矿巷道泥质微裂隙岩体注浆防渗的工程需求.针对硅溶胶常规注浆方法对泥质岩体基质系统注浆的低效性,基于泥岩微裂隙与硅溶胶间的亲和力,研究了泥质岩体的硅溶胶自吸渗注浆方法,实现了0.1～40mD低渗泥质岩芯的吸渗注浆,从微观尺度揭示了硅溶胶的吸渗注浆机制;结果表明利用吸渗特性能够进一步提高硅溶胶对低渗泥岩的注浆渗透性.针对硅溶胶凝胶体强度不足,以铝酸盐水泥作为改性增强剂初步研发了一种以硅溶胶为主要成分的高可注高增强跨尺度复合改性浆材,在浆材可注性、流变性、凝胶可控性和结石体强度与体积稳定性方面表现突出,能够实现对泥质岩体封闭和加固的双重作用.

    岩石力学泥质低渗岩体硅溶胶注浆防渗可注性自吸渗注浆硅溶胶改性增强

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    饱水裂隙砂岩动态力学特性与裂纹扩展规律研究

    平琦孙施佳高祺吴世伟...
    3131-3139页
    查看更多>>摘要：为研究饱水裂隙岩石动态力学特性及裂纹扩展规律,对预制0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种倾角裂隙的砂岩试件进行饱水处理,利用SHPB试验装置开展冲击压缩试验.结果表明:不同倾角预制裂隙的饱水砂岩和天然砂岩试件动应力-应变曲线相似,大致分为3个阶段,试件动抗压强度、动应变和动弹性模量均随裂隙倾角增大整体呈先减小后增大的趋势;与预制裂隙天然砂岩试件相比,饱水砂岩试件动抗压强度和动弹性模量略有提升,而动应变减小,表现出动态加载条件下水作用的Stefan效应.随预制裂隙倾角变化,饱水砂岩试件破坏方式呈现为张拉、剪切和张拉剪切复合型等破坏模式,裂隙倾角0°和15°时为Ⅱ型破坏,30°～75°时为I-Ⅱ复合型破坏,90°时为I型破坏.预制裂隙砂岩试件裂纹起裂位置主要集中在裂隙尖端附近,起裂角随预制裂隙倾角增大而减小,且入射端起裂角大于透射端.

    岩石力学饱水状态裂隙砂岩冲击压缩SHPB试验装置

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    深部采煤诱发矿震的覆岩关键层破断特征研究

    邹俊鹏周祝焦玉勇张全...
    3140-3150页
    查看更多>>摘要：深部煤炭资源开采过程中,强矿震事件屡有发生,已经成为制约深部煤矿安全高效生产的重要原因.以东滩煤矿63上06工作面为研究背景,运用PFC2D数值软件模拟煤层开采过程中上覆多关键层的破坏过程,分析其采动应力场变化规律,并运用单广义位移厚梁力学理论推导多关键层破断的力学机制.结果表明:上覆关键层的破断模式分为悬空破断和悬伸破断2种;因采动应力场变化的力拱效应,煤层采动过程中上覆关键层竖直应力逐渐减小,而水平应力增加;推导了关键层悬空破断和悬伸破断前受到的最大拉应力公式和最大悬空距和悬伸距,揭示了深部采煤上覆关键层破断力学机制.研究结果对于发展和完善深部采煤覆岩运移理论具有重要的意义.

    岩石力学深部煤矿关键层破断PFC2D采动应力场变化力学机制

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    基于透明土试验的带承台缩径基桩承载力的可靠度研究

    徐志军田江涛王云泰
    3151-3160页
    查看更多>>摘要：基桩易产生缩径缺陷,限制桩的侧摩阻力发挥,导致桩承载力可靠度指标降低,给工程造成安全隐患.基于透明土试验,对1根完整桩及7根带承台缩径基桩(缩径桩)进行竖向加载试验,分析缩径桩承载力折减系数的变化规律.利用全概率公式分析缩径参数(长度、位置和直径)对可靠度指标的影响规律.然后,利用MatPIV程序对桩周土体颗粒的散斑场进行处理,得到桩周土体变形规律,揭示缩径限制桩侧摩阻力发挥导致可靠度指标降低的原因.研究表明:承载力折减系数与可靠度指标变化趋势一致,随着缩径长度的增加、缩径位置距离桩顶越近、缩径直径的减小,承载力折减系数与可靠度指标越小,基桩承载力损失越严重.

    桩基工程带承台缩径基桩折减系数透明土试验侧摩阻力可靠度指标

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    直剪过程中砂岩渐进损伤及渗透演化的离散元模拟

    陈旭余飞阳汤明高肖义...
    3161-3174页
    查看更多>>摘要：为探究砂岩在直剪作用过程中的渐进损伤和渗透演化规律,在物理试验的基础上,采用离散元软件PFC2D建立砂岩试样的颗粒流数值模型,开展4种不同法向应力条件下的直剪渗流数值模拟研究,讨论砂岩在直接剪切破坏过程中的细观裂纹扩展规律、能量耗散机制以及渗透率演化特征.结果表明:(1)直剪过程中,细观裂纹表现出由萌生、扩展、合并、连接、形核到最终形成宏观贯通剪切带的渐进特征,破坏产生的裂纹总数随着法向应力的增大而增加.(2)峰前阶段输入的总能量主要以颗粒间黏结键应变能的形式储存,峰后阶段耗散能快速增加,最终岩样破坏时的耗散能接近总能量的40％.(3)直剪作用下岩样渗透率的变化受控于内部优势渗流通道,渗透率的突增是剪切过程中"孔隙流"转化为"裂隙流"的表现.

    岩石力学直剪试验渐进损伤渗透演化颗粒流离散元

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    基于像素空间信息的孔内低照度图像孔隙结构量化方法研究

    汪进超韩增强王益腾王超...
    3175-3186页
    查看更多>>摘要：鉴于目前井下复杂环境状态下,低反射特性岩壁上孔隙结构原位探测过程中往往存在的图像清晰度不够以及定量表征不准确等技术难题,提出一种基于像素空间信息的孔内低照度图像孔隙结构量化方法,通过同步利用孔壁图像和点云数据,得到非标准圆柱钻孔形态的孔壁像素空间特征信息,实现复杂地质条件下低反射特性岩层的孔隙结构定量化过程.首先,基于实际钻孔环境及测试过程中容易形成的具有纹理明暗交替现象的低照度孔壁图像特征,构建符合实际测孔状态的孔壁偏心图像校正模型,形成能够有效削弱孔壁纹理明暗现象的余弦明暗纹理抑制函数;随后,提出一种基于细节特征加权融合的低照度孔壁图像增强算法,增强低照度孔壁图像的纹理信息;最后,融合像素空间单元格的划分和像素空间点水平与垂直尺度的计算,形成利用像素空间信息的孔隙结构量化方法.同时,结合实际案例分析,验证该方法的正确性与优越性.结果表明,该方法能够得到非标准圆柱钻孔形态的孔壁像素空间特征信息,可以为复杂地质条件下低反射特性岩层的孔隙结构原位探测提供一种新的技术方法与手段.

    岩石力学孔隙结构图像处理定量表征像素空间低照度图像

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    煤矿深部巷道软弱围岩密集钻孔卸压技术与应用

    康永水耿志刘滨张瑞...
    3187-3194页
    查看更多>>摘要：煤矿深部围岩高应力与低强度之间的矛盾是诱发巷道大变形破坏的主要原因.为探究煤矿深部软弱围岩钻孔卸压技术,分析深部岩体开挖引起的扰动应力场演化分区特征,揭示高应力软岩巷道钻孔卸压机制,研究卸压钻孔群的合理设计方法,提出平行布置、扇形布置和管棚式布置3种卸压钻孔排布方法,并对比分析各方法的优缺点.最后,选择在顾桥煤矿近千米深井软岩巷道进行了应用试验,在卸压试验段选用扇形布孔方式共施工96个卸压钻孔.巷道表面位移监测结果表明:与非卸压区临近相似地质条件巷道相比,卸压试验段围岩两帮变形量降低约35.71％,顶板下沉量降低约33.43％,底鼓量下降约35.84％.与非卸压区测点对比,巷道同侧12 m深度处的应力释放率约为18.5％.研究表明:合理的钻孔卸压方式能有效降低集中应力,利于巷道稳定控制和大变形灾害的防控,可作为深部高应力软弱围岩大变形灾害防控的辅助手段.

    采矿工程煤矿软岩高应力钻孔卸压应力演化

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    基于蝶形理论的常规锚杆索支护围岩控制效用研究

    李臣马念杰辛德林张文龙...
    3195-3203页
    查看更多>>摘要：针对采动巷道大变形常规锚杆索支护效果有限的情况,采用理论分析、数值模拟、工程案例分析的研究常规锚杆索支护对采动巷道围岩区域应力场分布、围岩塑性区尺寸及围岩变形破坏控制作用效果.研究表明:(1)采动巷道围岩所处双向非均匀应力环境具有促进巷道塑性区由圆形,向椭圆形甚至蝶形发育的趋势,该趋势受围岩强度影响显著;(2)常规锚杆索支护无法显著改善采动巷道区域应力场,加强支护对巷道围岩连续性变形的控制率基础应力有关;(3)采动巷道的围岩稳定性控制应以应力调控为主、常规支护为辅,大变形巷道柔性支护配合注浆改性和敏感区重点补强是关键.研究成果有助于进一步认识常规锚杆索支护对采动巷道的作用效果,为巷道围岩控制提供参考.

    采矿工程采动巷道常规支护塑性区区域应力场变形破坏

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    高强高韧锚杆钢能量吸收特性研究

    王鼎何满潮周辉王琦...
    3204-3216页
    查看更多>>摘要：在深部地下工程中,研发和应用新型金属支护材料越发引起人们的关注与重视,然而关于其在预应力和围岩加载过程中的能量吸收规律和特性尚不清楚,亟待进行相关研究.因此,基于晶体塑性方法,以新型高强高韧锚杆钢为例,比较分析不同金属支护材料的力学和能量吸收特性.同时采用以物理机制为基础的晶体塑性模型,研究不同预应力和围岩加载速率对高强高韧锚杆钢能量吸收特性的影响.研究结果表明,传统金属支护材料在能量吸收密度方面存在发展瓶颈.与传统金属支护材料的能量吸收密度与极限抗拉强度存在倒置关系不同,新型高强高韧锚杆钢在保持高强度(＞940 MPa)和较大延伸率(＞0.4)的同时,具有极高的能量吸收密度(＞3.5×108 J/m3),是现有金属支护材料的3～7倍.晶体塑性模拟结果表明,通过调整预应力和控制围岩加载速率,可以进一步提高锚杆钢的能量吸收能力.例如,通过提高预应力可以快速提高材料的有效能量吸收速率,并能抵抗围岩加载速率的影响.当预应力增加至接近材料的屈服应力且围岩加载速率控制在10-2 MPa/s以下时,可以使高强高韧锚杆钢获得最大的有效应变量(＞0.54)和最高的有效能量吸收密度(＞4.5×108J/m3),充分发挥高强高韧锚杆钢的能量吸收特性.研究结果为高强高韧锚杆钢在高地应力支护工程上的应用提供理论依据和技术指导.

    岩石力学能量吸收高强高韧锚杆钢围岩大变形预应力加载速率晶体塑性

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    深埋隧洞软岩力学特性与合理参数取值研究

    张茂础颜天佑张国强李建贺...
    3217-3228页
    查看更多>>摘要：针对深埋软岩力学特性与合理参数取值问题,通过室内高围压条件下的三轴试验,研究引江补汉工程志留系页岩的力学特性,分析不同层面倾角对页岩力学特性和破坏模式的影响,基于试验研究、理论分析、工程类比与反演、规范验证等多种手段的系统研究,提出一套深埋软岩合理力学参数取值方法,同时以地应力反演值的外包络线确定了软岩洞段不同埋深下的地应力大小,通过研究发现:随着围压由低变高,岩石试样的黏聚力随之增加,内摩擦角随之降低,当层面倾角为0°时,页岩试样的强度参数最高,当层面倾角为55°时,其强度最低,且此角度下的岩石破坏面与层面一致,基于三轴试验结果、H-B强度准则、同地层隧道工程类比和收敛约束法理论反演,总结出深埋软岩合理力学参数取值方法,体现了围压对岩体等效力学参数的影响,在此基础上,采用强度应力比和开挖变形量对引江补汉工程深埋软岩变形量、变形等级和规模进行预测和评价.

    岩石力学深埋隧洞软岩力学特性力学参数变形等级

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