首页期刊导航|中南大学学报（英文版）
期刊信息/Journal information
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

zngdxb@mail.csu.edu.cn

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：
正式出版
收录年代

    Preface:Development and utilization of pumped storage in closed/abandoned mines

    文志杰蒋宇静赵光明李利平...
    2545-2548页
      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    中国地下金属矿山采动灾害的机理、预防与控制:挑战与对策

    李鹏蔡美峰苗胜军任奋华...
    2549-2606页
    查看更多>>摘要：金属矿产资源在国民经济发展中发挥着不可或缺的作用。地下金属矿山采动灾害严重威胁采矿安全，是亟待解决的重大科技问题。本文系统介绍了中国金属矿山冒顶、片帮、坍塌、大变形、岩爆、地面沉陷、突水等典型动力灾害的发生现状，分析了这些采动灾害的特点，总结了中国一些金属矿山发生的动力灾害实例，重点探讨了这些灾害的发生机理、监测预警方法和防控技术，同时提出了一些新的观点、建议和解决方案。此外，指出了当前灾害研究中存在的一些不足，并展望了今后提高中国金属矿山动力灾害防控水平的努力方向。上述方面前瞻性的关键创新理论和技术的集成，将大大提升中国金属矿山行业防灾减灾的认知水平，实现从被动救灾向主动防灾的重大转变。

    地下金属矿山动力灾害机理监测预警防控

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

    岩爆综述:从工程现场到理论研究的见解

    何本国王彪冯夏庭张恒源...
    2607-2643页
    查看更多>>摘要：长期以来岩爆一直是影响地下工程稳定性的重要因素，尤其是在深埋高应力条件下。本文对近期岩爆现场研究的进展进行了全面回顾，涵盖了现场案例分析、监测方法、预警系统和风险评估。首先，总结了基于现场勘察的岩爆概念和分类。通过分析己发表的岩爆案例和现场调查结果，详细评估和讨论了结构面(在不同空间分布组合下)、地应力(尤其是主应力的大小和方向)、动力扰动和开挖轮廓对岩爆的影响。接下来，概述了常用的现场监测技术，并描述了它们各自的技术特点。特别强调了微震(MS)监测技术的有效性及其在岩爆动态预警机制中的潜在应用。在此基础上，验证了考虑现场变量评估岩爆倾向的可行性，包括相关指标的选择和定量评价。最后，对本文进行了全面总结，并提出了未来研究的目标。

    岩爆地应力结构面动力扰动岩爆倾向性评价

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

    低频扰动下不同预静载水平煤样动态响应特征

    文晓泽冯国瑞郭军于露杨...
    2644-2657页
    查看更多>>摘要：开采扰动影响下残采区遗留煤柱的力学特性对遗煤资源复采的安全性有重要影响。为了明晰低频扰动(5 Hz，正弦波)下不同预静载水平煤样的动态响应特征，基于自主研发的动静载耦合电液伺服试验机，开展了低频扰动荷载作用下不同预静载水平煤样的动态单轴压缩试验;同时采用数字图像相关技术及声发射设备对煤样破裂过程进行监测。结果表明，低频扰动损伤与煤样的预静载水平成正比，预静载水平为60％单轴抗压强度(UCS)和70％UCS组煤样的累计声发射(AE)计数率是50％UCS组的2。66和3。19倍;宏观上表现为扰动损伤煤样强度的劣化，预静载水平为60％UCS和70％UCS的扰动损伤煤样强度相较纯静态加载分别降低了 8。53％和9。32％。此外，低频扰动荷下煤样的不可逆应变较小，但是强度劣化较大，与致密硬岩的动态响应差异显著。内部随机分布的原生裂隙等裂纹源对煤样扰动损伤和动态力学响应特征有明显的控制作用。

    低频扰动动态响应煤样静态预应力水平

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

    单轴压缩条件下新型岩石损伤本构模型及应力阈值定量识别新方法

    杜坤易阳罗鑫尧刘凯...
    2658-2675页
    查看更多>>摘要：岩石在压缩过程中存在4个关键应力阈值，即裂纹闭合应力(σcc)、裂纹起裂应力(σci)、裂纹损伤应力(σcd)和抗压强度(σc)。前三个应力阈值的定量识别对于表征岩石在压缩作用下的微裂纹扩展和损伤演化具有重要意义。本文提出了一种基于损伤本构模型的岩石应力阈值定量测量方法。首先，考虑岩石的压实阶段和损伤单元的承载能力，基于声发射计数和Weibull分布函数建立了两种不同的损伤本构模型;然后，引入累积声发射计数法(ACLM)、声发射计数率法(CRM)和本构模型法(CMM)确定岩石的应力阈值;最后，利用ACLM、CRM和CMM识别了 9种不同岩石的应力阈值。结果表明，两种损伤本构模型的理论应力-应变曲线与试验数据吻合较好，两种损伤本构模型的差异主要来自损伤变量的演化差异。CMM法确定的应力阈值与声发射方法(ACLM和CRM)确定的应力阈值吻合较好。因此，所提出的CMM法可用于确定岩石的应力阈值。

    应力阈值声发射损伤本构模型损伤单元定量方法

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

    非均匀荷载压缩作用下矸石胶结充填体的破坏机理及特征

    冯国瑞郭伟戚庭野李竹...
    2676-2693页
    查看更多>>摘要：确保充填体的稳定是维护充填工作面安全的首要前提，而充填体受载特征与顶板的变形沉降密不可分。本文采用弹性薄板模型探究了顶板的非均匀下沉规律，进而揭示了充填体上覆荷载的非均匀分布特征。通过自主设计的非均匀加载装置模拟了充填体的非均匀受载过程。结果表明:随着荷载非均匀度的增加，矸石胶结充填体的单轴抗压强度先增大后减小。在试样加载过程中，声发射振铃计数与单轴抗压强度呈正相关，表现为高强度试样伴随更高的计数值。同时，荷载非均匀度的增加导致剪切裂纹逐渐增多，试样的破坏模式由拉伸裂纹为主的"X"型逐渐转变为剪切裂纹为主的倒"Y"型，并且导致峰值应力下的裂纹开度先减小后增大，这与根据声发射6值对裂纹大小的判断结果一致，即呈现出"小b值-大裂纹，大b值-小裂纹"的典型特征。实验得到的充填体上覆荷载非均匀度的临界值为40％，超过该值应对充填体进行补强，增加其宽度或进行柱旁支护。本研究成果旨在为预防充填体失稳破坏及指导充填方案设计提供参考和借鉴。

    矸石胶结充填体非均匀荷载荷载非均匀度破坏模式裂纹开度

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

    应用简化极限平衡法研究节理间距和岩体特性对挖方岩质边坡倾倒稳定性的影响

    张学朋蒋宇静杜岩王克鹏...
    2694-2702页
    查看更多>>摘要：岩体/土质边坡的崩塌是重要的地质和环境问题，分析其在不同条件下的破坏机理具有重要意义。本文以日本九州某水电站发生的挖方边坡倾倒为工程背景，在现场调查时发现，在发生岩石边坡倾倒破坏时节理起到不可忽视的作用，因此为了考虑节理岩体的力学性能和几何条件的影响，提出了一种基于极限平衡法的改进简化分析方法，用于探究挖方岩质边坡的挠曲倾覆。以日本九州水电站为案例，将理论解与数值解进行比较发现，简化分析方法得到的理论解与数值解析解一致，从而验证了简化方法的准确性。同时，根据分析结果对工程实践中常用的Goodman-Bray方法进行改进。结果表明，采用改进的Goodman-Bray方法可以综合考虑节理间距、节理摩擦角和岩体抗拉强度，求得更为准确的边坡的允许倾角。

    边坡稳定性弯曲倾倒岩质边坡简化极限平衡法

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

    三轴压缩下裂隙对砂型3D打印类岩石试样力学特性的影响

    李丕茂蒋力帅文志杰吴朝磊...
    2703-2716页
    查看更多>>摘要：实际工程中岩体多处于三向受力状态，因此岩体内部节理裂隙等缺陷对岩体力学行为(包括围岩的破坏失稳和工程稳定性)有严重的影响。本文基于砂型3D打印技术，以常规三轴压缩试验为手段，研究了围压和裂隙几何形态对砂型3D打印试样强度及变形破坏特征的影响。结果表明，试样峰值强度、轴向峰值应变以及弹性模量受裂隙数目的影响性最大;围压是试样破坏模式的重要影响因素，受其影响，试样更容易发生剪切破坏，但不同裂隙试样次生裂纹的萌生、扩展、贯通过程不同。单裂隙试样萌生两条次生倾斜裂纹，双裂隙试样萌生一条次生共面裂纹和一条次生倾斜裂纹，多裂隙试样主要受预制裂隙分布形态的影响，发生块体式破坏。实验揭示了砂型3D打印试样与煤、砂岩等软岩在三轴压缩下弹塑性力学特性及变形破坏特征的相似性，验证了砂型3D打印试样作为类软岩材料用于三轴压缩试验研究的可行性，为采用砂型3D打印技术开展复杂裂隙岩体三轴压缩试验研究提供了基础，对进一步揭示三轴荷载下裂隙围岩力学特性具有一定参考价值。

    砂型3D打印三轴压缩裂隙数目力学特性破坏特征

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

    循环载荷作用下含孔岩体强度及损伤演化机制

    刘洪涛韩子俊郭晓菲刘勤裕...
    2717-2735页
    查看更多>>摘要：为研究含孔岩体的损伤演化规律、破坏特征及机理，制备了含孔试件及完整试件并进行了单轴及循环加卸载的损伤试验。基于声发射监测技术和DIC散斑技术，探究了含孔岩体在循环加卸载作用下的力学强度变化特性，掌握了含孔岩体的AE时序演化特征及AE定位点时空演化规律，建立了"声发射信号源-应力-应变-时间"的相互耦合关系，寻求声发射6值与累积损伤变量之间的关系，得到了含孔岩体的裂纹扩展特征和破坏模式。结果表明:1)含孔岩体在循环加卸载作用下强度呈现"软化"特性，而完整试件在循环加卸载作用下呈现"硬化"特性。在相同应力加载环境下，含孔岩体的塑性应变小于完整岩体，应力-应变曲线呈"滞后性"特征。2)单轴压缩下含孔岩体声发射振铃计数呈现初始波动期、静寂期、破坏活跃期及破坏突增期四个时期。在破坏阶段，含孔试件表现为AE振铃计数峰值高、AE能量峰值高、AE累计振铃计数高、b值峰值高的特性。在循环加卸载条件下，AE振铃计数及AE能量呈现"驼峰状"分布特征，在破坏阶段，含孔试件表现为AE振铃计数峰值低、AE能量峰值低、AE累计振铃计数低、b值峰值低的特性。3)不同加载条件下，在加载初期，含孔试件与完整试件相比表现为"低6值"的特性，AE空间定位声发射事件百分比及累计损伤百分比也均大于完整试件。含孔试件的AE空间定位在孔周边密集程度较高，而完整试件的声发射定位表现为无规律性。4)含孔试件在孔洞周围的应力集中下极易在孔洞的对角线附近形成宏观剪切裂纹，最终形成剪切破坏，而完整试件在拉应力作用下形成拉伸及少量斜切裂纹，最终形成拉剪破坏。

    巷道围岩控制声发射循环荷载破坏模式破坏前兆

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

    高应力动力扰动作用下抽水蓄能矿井泥质砂岩的动态响应特性

    梁彬王冬栾恒杰董玲...
    2736-2747页
    查看更多>>摘要：废弃矿井抽水蓄能开发利用已逐渐成为储能技术开发与废弃矿井资源再利用的研究热点。井下地下厂房和蓄水空间处于高应力、循环水体反复抽蓄的复杂动态应力环境，这会导致围岩体结构面弱化、整体强度降低。废弃矿井地下围岩体动态响应特性是废弃矿井抽水蓄能电站建设与运行的重要基础。为研究高应力、动力扰动作用下抽水蓄能矿井围岩体动态响应特性，采用自主研制的蠕变扰动动态冲击加载系统对泥质砂岩开展不同应力水平和扰动振幅下的动力扰动加载试验。研究结果表明，应力水平与扰动振幅只有达到一定阈值后才导致泥质砂岩发生破坏，且应力水平对泥质砂岩破坏的影响更为显著，泥质砂岩应力-应变曲线中的滞后环呈现出独特的"稀疏-密集-稀疏"模式。随着应力水平和扰动振幅的增加，泥质砂岩的宏观破坏主要呈锥形，片状剥落明显，破坏完整性较差。基于声发射能量和振铃次数随时间的变化，破坏过程中的声发射活动分为三个阶段，即减弱期、平滑期和激增期，分别对应应力-应变曲线中压实阶段、弹性上升阶段和峰后破坏阶段。本研究结果对废弃矿井抽水蓄能电站建设和运行期内的围岩体稳定性分析有一定参考价值。

    废弃矿井抽水蓄能动力扰动泥质砂岩声发射

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