首页期刊导航|岩石力学与工程学报
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

    顺层岩质滑坡形成机制试验研究

    张科狄巍张凯
    3354-3362页
    查看更多>>摘要：顺层岩质滑坡形成机制一直是滑坡研究的重点和难点.为研究顺层岩质滑坡演化过程及失稳机制,构建理想概化模型;开展冰冻试验,结合数字图像相关(DIC)方法对顺层岩质滑坡全过程进行非接触式、实时变形观测.基于DIC计算所得的全场变形数据,提出一种精细化描述顺层岩质边坡后缘张开段和剪切滑移段相对位移演化规律的方法.研究表明:顺层岩质滑坡在失稳过程中经历了初始变形、后缘张开、剪切滑移、整体贯通4个阶段.应变局部化带最先产生于后缘张开段浅部,而后从浅部向深部发展至潜在滑带后缘,并从后缘不断向前缘发展,最后贯通导致整体发生失稳破坏,展现出由浅部到深部、由后缘向前缘、由局部到整体的演化特征.此外,讨论了滑带倾角对顺层岩质边坡失稳的影响规律,发现失稳时间随滑带倾角的增加而缩短.基于DIC监测的研究方法为量化揭示顺层岩质滑坡形成机制提供一种新的思路.

    边坡工程顺层岩质滑坡冰冻试验数字图像相关应变局部化带相对位移演化量化

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    坚硬主控覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度机制研究

    张玉军肖杰李友伟宋业杰...
    3363-3373页
    查看更多>>摘要：煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动.基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的情况下控制采动导水裂缝带发育高度的低损害开采技术构想.采用相似模拟,理论分析和数值模拟分析相结合的研究方法探究预裂弱化坚硬主控岩层控制导水裂缝带发育高度作用机制,并根据数值模拟结果提出含水层下坚硬覆岩预裂层位确定方法.研究结果表明:坚硬岩层相较于软弱岩层采动破断块度较大,采动破坏后整齐堆积于采空区,采动破坏膨胀量较小;不同层位坚硬岩层预裂弱化条件下采动响应存在显著差异,因此预裂层位选择将直接决定预裂弱化控制导水裂缝带高度效果;数值模拟结果显示中位岩层预裂和中、低位岩层同时预裂时导水裂缝带发育高度控制效果较好.研究成果为含水层下煤炭资源安全、高效和绿色开采提供了新的技术途径.

    采矿工程导水裂缝带控制预裂弱化坚硬主控岩层水害防治水资源保护

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    改性粉煤灰材料固沙特性试验研究

    卢海峰李中洋张凯
    3374-3384页
    查看更多>>摘要：粉煤灰是火力发电的主要废弃物,在中国西部地区广泛存在,受交通影响,处置成本高,西部宁夏甘肃地区沙漠化问题严重,基于两者供需关系开展粉煤灰改性材料固沙应用研究.基于固沙效果制定参考固沙标准,针对改性粉煤灰固沙材料,通过单轴抗压强度试验、含水率试验、扫描电镜试验(SEM)、X射线衍射试验(XRD)、剪切试验等多种分析方法对改性粉煤灰材料的力学性质、水化产物和微观结构进行研究.结果表明,改性粉煤灰材料单轴抗压强度和胶结效果均得到显著提高,改性粉煤灰材料水化后形成的水化硅酸钙凝胶是解释保水性差异的关键;10％碱激发剂改性粉煤灰胶结体黏聚力提升为原来的3倍以上,30％镁渣改性粉煤灰胶结体抗剪强度显著提高.建议采用低剂量碱激发剂(2.5％左右)或高剂量(＞30％)镁渣改性粉煤灰,并适当提高灰沙比,以获得更好的经济效益和固沙效果.

    土力学粉煤灰镁渣固沙特性X射线衍射扫描电镜

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于测试系统柔度分析的水压致裂法确定最大水平主应力误差分析与讨论

    杨跃辉孙东生秦向辉李阿伟...
    3385-3396页
    查看更多>>摘要：最大水平主应力测量结果误差较大是水压致裂地应力测量方法中存在的突出问题.在梳理国内外水压致裂地应力测量规程或建议方法的基础上,对比分析用于计算最大水平主应力的几个主要公式之间的差异及其适用性,并以测试系统柔度为主要影响因素,较为细致和深入地分析影响最大水平主应力计算精度的误差来源及其物理机制.在此基础上,以甘肃北山花岗岩钻孔获取的深孔水压致裂实测数据为例,基于KGD理论模型对裂缝重张过程进行数值分析,定量研究系统柔度对最大水平主应力计算结果的影响.以剔除柔度影响因素的理论计算值为"修正值",给出孔深18～930 m深度范围共计6个测段的实测数据和"理论修正值",结果表明,受系统柔度影响,随测试深度增加,最大水平主应力测试结果误差逐渐增加.当测试深度为930 m时,测量结果的相对误差为24.55％.研究结果可为相关工程应用中最大水平主应力测量结果误差问题提供参考,也为开展水压致裂地应力测量的误差分析,以及进一步提升测量结果的可靠性提供一种新的研究思路和技术途径.

    岩石力学水压致裂法系统柔度重张压力最大水平主应力误差分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    不同加载速率作用下含平行裂隙岩石的试验研究:能量耗散与损伤演化

    戴兵赵桂锋张雷张志军...
    3397-3412页
    查看更多>>摘要：为了研究平行双裂隙岩石在动荷载作用下的能量耗散和损伤变化规律,利用改进的分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置,对预制平行裂隙岩石进行动态冲击试验,探究裂隙角度和加载速率对岩石能耗规律和损伤变化的影响.试验结果表明:随着加载速率的增大,0°裂隙岩石的弹性应变能先下降后上升,45°和90°裂隙岩石表现出相反的规律.根据能量转换和分配原理,建立应变能密度变化函数模型,该模型能较好地反应峰值应力前岩石的能量耗散特性.弹性应变能与塑性应变能的比值可以用来表示岩石破坏前能量的变化指标,峰值应力前岩石能量吸收、储存和释放的过程中存在自我控制行为.不同加载速率作用下岩石的损伤变量分为稳定和加速发展两个阶段,加载速率效应影响损伤变量置信区间的变化趋势,损伤变量随着裂隙角度的增大先减小后增大.损伤变量分别和加载速率、单位体积吸收能具有良好的非线性拟合关系.基于数学推导法研究了裂隙角度和加载速率对岩石损伤曲线的影响,建立了损伤力学模型.损伤曲线的斜率先增大后减小,损伤因子m0整体逐渐上升,F0逐渐下降.其研究结果可以为深部裂隙岩石工程设计和岩石破碎效率优化等工程实践提供科学依据.

    岩石力学分离式霍普金森杆(SHPB)加载速率平行裂隙能量耗散损伤演化

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    堰塞坝溃决判断及最终溃口形态分析

    谈广鸣王静雯张冲王锐...
    3413-3427页
    查看更多>>摘要：判断堰塞坝是否溃决是应急处置的前提,确定最终溃口形态是洪峰预测的关键.收集了1654年至今49个包含自然溃决过程的堰塞坝案例,将处置后坝体看作"新坝体",对获取的湖区及坝体数据分类,采用统计分析与试验研究相结合的方法,基于堰塞坝案例特点、溃决过程及机制分析筛选影响坝体是否溃决及最终溃口形态的参数,并提出快速判断方法.结果表明:坝体是否溃决与上游来流、湖区库容、坝体材料、坝体长高比相关,其中长高比对坝体是否溃决的影响只反映在由IV,V类材料组成的坝体上,且该影响受制于上游来流.垂向溃决程度主要与坝体材料、坝体长高比相关.基于上述影响参数及案例经验总结得到的坝体是否溃决预测及垂向溃决程度预测方法可满足应急处置的需要.此外,坝体非均质结构,尤其底部为"假基岩"的二元叠置及三元叠置结构对垂向溃决程度影响较大,考虑垂向材料的不均匀分布可提升溃口形态预测准确性.溃口宽度受垂向溃决程度影响,对于垂向大于1/2溃坝体,河道宽度对展宽的影响不可忽略.根据输沙平衡原理,考虑实际下泄水量及垂向切深,建立了不同垂向溃决程度下的溃口顶宽、底宽经验公式,并结合试验及现场各类坝体溃口展宽数据验证,回归分析样本决定系数R2均大于0.86.本研究实现了溃决判断及溃口预测研究的科学性、实用性和系统性的统一,研究结果补充了现有溃决预测模型中参数确定的理论依据,且基于有限数据得到的溃决快速评估方法可为假定参数类洪峰模型计算及现场决策者除险提供有效参考.

    水利工程堰塞坝案例溃决统计分析垂向溃决程度溃口展宽

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于颗粒流的倾斜厚煤层坚硬顶板运动失稳规律及水力弱化参数研究

    梁运培李其罡黄旭超武兆鹏...
    3428-3438页
    查看更多>>摘要：为了探究倾斜厚煤层坚硬顶板的运动失稳规律,基于PFC2D离散元颗粒流分析软件建立倾斜厚煤层采动覆岩的数值模型,并针对倾斜厚煤层坚硬顶板大面积悬露问题进行水力弱化方案设计,分析不同压裂参数对倾斜厚煤层坚硬顶板水力弱化效果的影响,并提出一种水力弱化参数优选方法.研究表明:倾斜厚煤层的坚硬顶板初次来压以一种"堤坝体"的岩块结构破断,采空区上覆岩层垂向应力表现出非对称特征,在纵向上随工作面推进呈阶梯状垮落;针对倾斜厚煤层大面积悬露提出4种不同压裂角度,3种不同压裂高度的水力弱化方案,结果表明压裂角度为"直角",压裂高度为基本顶厚度一半的弱化方案可以达到预期弱化效果,坚硬顶板水力弱化影响区域来压强度整体降低,来压峰值压力降低约42％,来压步距降低约52％;综合考虑施工难度和成本,基于弱化程度和压裂角度、高度之间的关系,对倾斜厚煤层坚硬顶板水力弱化参数进行优化,提出一种倾斜厚煤层坚硬顶板非充分定向水力弱化参数的优选方法,于1E201工作面进行工业性试验并取得了良好的顶板弱化效果.

    采矿工程倾斜厚煤层坚硬顶板颗粒流水力压裂弱化参数

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    裂隙岩体冻胀力演化解析模型与裂纹亚临界扩展分析

    李聪张新宙吴亮亮谢天...
    3439-3449页
    查看更多>>摘要：为揭示寒区边坡岩体裂隙扩展后冻胀力的演化机制与规律,开展裂隙岩体冻胀力演化解析模型研究具有重要意义.结合弹性力学、复变函数、弹塑性断裂力学理论推导裂隙岩体冻胀力演化解析模型.分析裂隙尺寸、冻结速率、水分迁移率等因素对失稳断裂前冻胀力演化过程的影响,在对失稳断裂后冻胀力进行估算的基础上研究冻胀力演化机制与全过程特征,并将解析计算结果与试验测试结果进行对比分析.结果表明:(1)所提出的冻胀力解析模型可以计算裂隙扩展后的冻胀力演化过程,合理解释冻胀力波动性变化机制,在一定程度上可为裂隙抗冻性评价提供依据;(2)断裂失稳前,最大冻胀力随裂隙长度的增加而减小,达到最大冻胀力所需时间随裂隙宽度增加而增加;冻结速率增加时会出现最大冻胀力减小;水分迁移率增加时,断裂失稳前的最大冻胀力增加,达到最大冻胀力所需时间也增加;(3)裂纹亚临界扩展与断裂失稳会引起冻胀力变化,裂隙冻胀力演化过程具有波动性变化特征;当冻结过程不发生失稳断裂时,冻胀力呈现波动上升的特征;当冻结过程中存在断裂失稳时,冻胀力呈现先增加后减小的特征.

    岩石力学裂隙岩体冻胀力解析模型亚临界扩展波动变化

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    巷道围岩劣化"双阶段"协同预警方法研究

    吴祥业廖大林张玉江陈世江...
    3450-3463页
    查看更多>>摘要：采用核磁共振技术、数值模拟和能量理论相结合方法,研究岩石加载过程中小、中、大孔径孔隙及裂隙向宏观破坏逐级转化的孔隙演化规律,以及孔隙演化过程中伴随的能量演化规律,阐明"孔隙演化阶段"与"能量演化阶段""双阶段"的统一性关系,建立岩石微观结构与巷道围岩劣化程度定量表征.研究结果表明:获取了试样单轴加载中孔隙率演化分布特征曲线,将孔隙率演化分布特征划分为孔隙压密阶段、弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性屈服阶段四个演化阶段.揭示了室内与数值模拟孔隙演化过程中孔隙演化阶段特征存在差异性机制,该差异是由室内试验卸载过程中试样已产生的弹性变形恢复所致.阐明了"孔隙演化阶段"与"能量演化阶段"两者协同演化过程具有一致性特点,"双阶段"协同演化过程曲线呈现归一化值基本一致特征,其两者存在微宏观跨尺度统一性关系.构建出基于微-宏观跨尺度岩石结构协同演化的巷道围岩劣化破坏预警方法,对围岩劣化程度进行综合评判,给出相应区域岩层的预警等级,为现场相应安全隐患防控工作提供了理论基础.

    岩石力学孔隙演化能量演化围岩劣化定量表征协同预警

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    滇中引水工程砂化白云岩隧洞围岩地质特征与破坏机制

    董家兴周志强赵永川米健...
    3464-3476页
    查看更多>>摘要：砂化白云岩岩体结构破碎,赋存地质环境复杂,因易发塌方、突水涌砂,可能诱发地面塌陷等灾害,在该地层中修建地下工程面临施工难度大、灾害处置难、施工安全风险高等挑战.滇中引水工程玉溪段共有5条输水隧洞穿越砂化白云岩地层,采用地质调查与分析、微观结构测试与分析等方法,研究隧洞沿线砂化白云岩空间分布特征及不同砂化等级白云岩的微观结构;通过施工跟踪、围岩失稳案例统计、理论分析归纳等手段,概括砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素,探索围岩破坏机制并提出灾害的针对性防控措施.研究结果表明:(1)砂化白云岩空间分布和砂化程度与断裂、断层的发育密切相关,由地表向深部呈剧烈砂化→强烈砂化→弱砂化的分带性;滇中引水工程玉溪段砂化白云岩隧洞的砂化程度以强烈砂化、剧烈砂化为主;(2)砂化白云岩隧洞围岩失稳的影响因素主要包括砂化等级、断层、地下水、施工工艺与管理等因素;(3)无水条件下,砂化白云岩隧洞主要发生重力驱动型、应力-岩体结构复合驱动型的围岩塌方失稳;富水砂化白云岩洞段主要发生强烈、剧烈砂化岩体突水涌砂,其失稳机制主要为渗透失稳;(4)超前地质预报和灾害风险动态评价是砂化白云岩隧洞灾害防控的重要举措,止浆墙施作、围岩固结灌浆是突水涌砂的主要工程处置措施,施工经验仍然需要积累和总结.研究成果对砂化白云岩隧洞围岩灾变防控具有一定的指导价值.

    岩石力学滇中引水工程砂化白云岩空间分布微观结构围岩破坏机制

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据