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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

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0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
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    单轴压缩和巴西劈裂试验条件下Ⅰ类和Ⅱ类岩石的荷载速率依存性指标研究

    张海龙汤杨俞缙OKUBO Seisuke...
    477-487页
    查看更多>>摘要：掌握岩石的时间依存性,对于估算地下结构的长期变形和稳定性是必不可少的.本文采用恒定加载速率(CLR)和交替加载速率(ALR)方法,对Ⅰ类和Ⅱ类岩石在单轴压缩(UC)和巴西劈裂(BT)条件下的全应力−应变曲线、峰值强度、加载速率效应和杨氏模量进行了比较分析,探寻了两种条件下岩石的相似性和差异性,同时,对荷载速率依存性进行了量化分析和深入研究.结果表明,两种加载条件下的全应力−应变曲线具有相似的规律;不同类型岩石的单轴压缩强度与劈裂强度的相关系数k在0.0424～0.1394的范围内,两者可以相互转化;劈裂模量与弹性模量之间存在线性关系,两个模量具有明显的时间依存性,且可相互转换;把常数n作为岩石荷载速率依存性指标,其值与加载条件、试验环境等因素相关,地下岩体的速率依存性指标值n可定量评价和预测地下结构的长期稳定性.建立了基于n值的可变模量本构方程,模拟了两种试验条件下的实验数据,计算结果的一致性较好.

    深部岩体Ⅰ和Ⅱ类岩石单轴压缩巴西劈裂时间依存性

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    不同温度下裂隙花岗岩法向刚度演变规律的试验研究

    刘尚李树忱刘日成蔚立元...
    488-502页
    查看更多>>摘要：本文研究了不同温度下裂隙花岗岩试样的法向刚度演变规律,并系统阐述了裂隙岩体法向闭合过程中法向位移(δn)、初始开度(b)、温度(T)及饱和状态对试样法向刚度演变规律的影响.试验结果表明,随着法向位移的增加,法向刚度的变化速率逐渐增大,呈现出二次函数关系.当法向位移相同时,初始开度较大试样法向刚度相对较小.对于不同初始开度的试样,当旋转角度(α)为20°且δn=1 mm时,饱和试样的刚度随着温度的升高(从25℃到600℃)而降低48.18％.当T=25℃且α=20°时,干燥和饱和试件刚度分别为27.31×103 MPa/m和19.32×103 MPa/m.提出了两个经验模型来预测干燥与饱和状态下裂隙花岗岩试样在不同温度、初始开度和法向应变等参数下的法向刚度变化规律,预测结果与实验结果吻合良好.

    裂隙法向刚度初始开度温度干燥及饱和条件

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    连续排水边界下成层地基一维非线性固结解析解

    宗梦繁吴文兵张驿梅国雄...
    503-516页
    查看更多>>摘要：为了研究边界排水时间效应对固结过程的影响,引入连续排水边界研究成层地基一维非线性固结问题.通过引入孔隙比与有效应力之间的非线性关系,建立了瞬时荷载作用下成层地基固结问题的控制方程,进而获得按沉降定义和按超静孔隙水压力定义的平均固结度以及成层地基沉降的解析解.通过与有限差分解析解对比以及现有解析解对比验证了所得解析解的正确性.基于所得解,通过详细的参数分析研究了成层地基一维非线性固结特性.结果表明,排水界面参数对成层地基的固结性状有很大影响,固结速率随界面参数的增大而增大.在连续排水边界条件下,按沉降定义的平均固结度随有效应力比的增大而增大,而按超静孔隙水压力定义的平均固结度随有效应力比的增大而减小.

    非线性固结成层地基连续排水边界界面参数解析解

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    深部采矿工程软弱地质构造突水灾害的认识:考虑迂曲度的渗流冲蚀模型

    马丹李樯蔡克川张吉雄...
    517-529页
    查看更多>>摘要：迂曲度是揭示深部采矿工程导水通道形成机制的一个重要参数.该研究提出了一种断层破碎岩体迂曲度的数值计算方法,收敛性测试结果表明该方法具有较高的精度.通过该方法获得的迂曲度演变特征与前人研究结果一致:迂曲度演变呈现四个阶段,即岩石颗粒重新排列阶段、颗粒冲蚀阶段、持续渗流阶段和稳定渗流阶段.破碎岩体的迂曲度与孔隙率之间呈指数关系.提出了破碎岩体孔隙迂曲度指标的新概念,该指标可反映破碎岩石颗粒的空间分布与粒径分布特征,且不受水流行为的影响.构建了考虑破碎岩体迂曲度的渗流冲蚀模型,提高了渗透率、非Darcy因子和Forchheimer系数的计算精度,为软弱地质构造突水灾害预测提供了理论基础.

    迂曲度非Darcy水力特性数值模拟破碎岩体渗流冲蚀

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    结合水对高液限土变形行为的影响

    张锐肖宇鹏高乾丰郑健龙...
    530-541页
    查看更多>>摘要：为研究结合水对高液限土变形的影响机制,并建立有助于工程应用的压缩系数预估公式,本文选取了高液限黏土、高液限粉土和黏土质砂展开室内试验研究.通过不同浓度的NaCl溶液对土样初始结合水进行控制,用热重分析法测定了3种土样在不同浓度下的结合水含量;通过液塑限联合测定仪测定了不同浓度下液塑限的变化规律;为了研究结合水对固结特性的影响,采用固结法对3种土样在不同浓度的盐溶液下进行了饱和固结试验.结果表明:随着盐溶液浓度的增加,其结合水含量降低,液塑限也降低;对于相同初始孔隙比的饱和土样,压缩指数随结合水含量的增加而降低;在相同修正孔隙比条件下,不同土体的压缩曲线趋于一致.根据本文结果及已有文献数据,建立了初始孔隙比与压缩指数的预估公式,由于结合水在土中起到了一定骨架作用,与未修正的孔隙比相比,修正后的孔隙比可将不同土样压缩行为进行归一化,从而提高压缩指数预估公式的相关性.

    高液限土结合水固结孔隙比压缩系数

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    高应力地下交叉洞室爆破诱发掉块的微震活动及震源机制研究

    赵金帅江权裴书锋陈炳瑞...
    542-554页
    查看更多>>摘要：岩体掉块是在地下洞室开挖过程中容易遇到的破坏灾害之一.为客观评价爆破开挖引起的地下交叉洞室岩体掉块的微震活动及震源机制,在白鹤滩水电站母线洞安装了6个单轴加速度计和8个单轴检波器,开展原位微震监测试验.在时域上,生产爆破的微震活动响应表明,爆破后3 h内,微震活动处于活跃阶段.在空间域上,随着工作面的推进,开挖区周围的应力集中分布,岩体的破坏和劣化逐渐加剧.微震事件的活动区域与应力集中区域一致.基于矩张量反演法分析破裂机理可知,地下交叉洞室岩体掉块的破裂机理以拉张断裂为主.研究结果可为类似地下洞室围岩的稳定性分析、爆破开挖及支护优化等问题的重新思考提供重要参考依据.

    掉块微震监测爆破开挖微震活动特性震源机制

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    粗骨料对膏体泌水性及力学性能的影响

    尹升华闫泽鹏
    555-567页
    查看更多>>摘要：本文研究了骨料类型、粗骨料含量、质量浓度和灰砂比对膏体泌水率和力学性能的影响.用全尾砂代替河砂可以显著降低泌水率.尾矿的掺入使膏体的保水性提高了10％～20％,28 d后的无侧限抗压强度(UCS)提高了10％～30％.当粗骨料含量为60％时,泌水率对质量浓度的敏感性降低.可以看出,增加粗骨料含量是提高膏体流动性的一种方式.膏体的力学性能随粗骨料含量呈先增加后减小的趋势,当粗骨料含量为50％时,CPB强度最大可达6.5 MPa.膏体的力学性能随着质量浓度的增加而成比例增强,79％质量浓度的样品养护28 d后的UCS可达到7.9 MPa.灰砂比对力学性能影响较大,当灰砂比由1:6增加到1:4时,28 d后的UCS增加了54.4％,泌水率下降至1.4％.

    膏体充填泌水率粗骨料力学性能

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    充液圆腔对平面P波的散射与围岩的瞬态响应

    陶明向恭梁赵瑞吴成清...
    568-583页
    查看更多>>摘要：动力扰动在结构周围的散射所引起的动应力集中是影响深部地下结构损伤的重要因素.为了研究地下充满流体的圆形空孔周围的动力响应,建立了无限介质中平面P波入射充液圆腔的简化模型.基于波函数展开法,得到充液腔周围动应力集中的解析解.利用傅里叶积分变换,推导充满流体的空腔周围受瞬态冲击的动态应力集中因子(DSCFs)表达式.同时,定量分析稳态和瞬态入射波作用下DSCFs与波形参数的关系.利用有限元程序LS-DYNA建立数值模型,分析瞬态冲击载荷作用下充液腔周围的动应力集中与围岩的破坏规律.研究表明,充液圆腔周围的动应力集中分布受到入射方向、泊松比、时间和波数的综合影响.本研究为地下引水隧洞和油气储藏的抗震加固提供参考.

    充液圆腔波的散射波函数展开法动应力集中

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    地震荷载下断层隧道衬砌的动力响应特性研究

    王迎超郭崟邱雨姜雯...
    584-598页
    查看更多>>摘要：隧道衬砌结构在地震作用下会产生开裂、垮塌、错台等灾害,尤其是当隧道穿越断层时,以上震害将带来更重大的损失.本文使用FLAC3D软件,以四川某隧道为工程背景构建断层隧道围岩-衬砌结构模型,研究断层宽度和倾角对隧道衬砌结构动力响应的影响规律,分析位移、内力以及隧道塑性区的变化规律.结果表明断层破碎带对隧道的影响主要是以剪切作用为主,断层倾角越大,对隧道结构越有利;断层宽度越大,断层影响带范围越大,对隧道结构越不利.研究结果可为隧道穿越断层时抗震措施的完善提供理论依据.

    地震加速度隧道衬砌结构断层参数动力响应

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    高速铁路地震残余轨道不平顺的分布模式

    余建蒋丽忠周旺保刘祥...
    599-612页
    查看更多>>摘要：铁路运输作为抗震救灾的重要生命线,在抗震救灾期和灾后重建期承担了极其重要的运输任务,研究地震引起的轨道不平顺是保证震后行车安全的基础.本文基于ANSYS有限元平台建立了带轨道系统的高速铁路桥梁有限元模型,从强震数据库中筛选出随机地震并对有限元模型开展了非线性时程分析,归纳了震后轨向不平顺的分布模式;基于MATLAB建立了列车-轨道-桥梁系统耦合模型,分析了列车在不同轨向不平顺模式下的动力响应差异,提出了震后轨向不平顺的最不利分布模式及其数学模型,计算了震后行车的速度阈值.研究结果表明:横向地震作用后,钢轨产生了明显的轨向不平顺,但高低不平顺的幅值较小;轨向不平顺的分布模式可以分成单峰不平顺和双峰不平顺,双峰不平顺的最大幅值以及产生的列车响应均明显小于单峰不平顺;单峰不平顺可以由震时轨向不平顺峰值、峰值衰减系数、形状修正系数和正弦函数的乘积进行模拟;当横向地震的PGA小于0.25g时,震后的列车行驶无需减速,当PGA大于0.25g时,列车需要适当减速以满足舒适性要求.

    随机地震高速铁路轨道不平顺震后行车车辆振动

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