中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-EW-QN115)
- 作品数：20 被引量：250H指数：11
- 相关作者：周辉张传庆卢景景孟凡震徐荣超更多>>
- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所华北水利水电大学华北水利水电学院更多>>
- 发文基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程更多>>
- 预应力锚杆内锚固段长度效应研究被引量：14
- 2015年
- 为研究预应力锚杆内锚固段长度对杆体轴力及围岩支护效果的影响,将锚杆内锚固段长度与杆体总长度之比定义为内锚固段长度系数,根据锚固界面剪应力计算公式,推导锚杆轴力与杆体伸长量的关系式。在分析内锚固段长度系数对杆体轴力影响规律的基础上认为,在锚杆杆体总长度一定的情况下,减小内锚固段长度,可有效控制杆体轴力的增大。基于预应力锚杆加固围岩的组合拱理论,利用FLAC3D数值模拟技术,分析内锚固段长度对锚杆的预应力场及围岩支护效果的影响,结果表明:内锚固段长度的降低,有利于扩大锚杆的预应力场影响范围、提高围岩有效承载圈厚度、减少围岩塑性区深度和变形量。最后,讨论了通过改变锚固长度协调支护刚度的工程意义。
- 周辉徐荣超张传庆卢景景孟凡震沈峥
- 关键词：预应力锚杆轴力数值模拟支护效果
- 大理岩弹性参数的围压效应与弹塑性耦合模型被引量：4
- 2013年
- 以锦屏二级水电站T2 b和6T2 y深埋大理岩循环加、卸载试验结果为基础,对不同围压下大理岩弹性参数的演化规律进行研究,得出其弹性模量随围压和内变量的变化显著,而泊松比随围压则变化不明显。基于试验结果确定了锦屏大理岩弹性模量与围压和内变量的定量关系,建立了考虑弹性参数围压效应的大理岩弹塑性耦合模型,并在有限差分软件FLAC3D中进行了数值实现,用于模拟分析大理岩室内三轴压缩试验结果,并将模拟结果与不考虑弹性参数围压效应的计算结果进行对比,结果表明:考虑大理岩弹性参数围压效应的数值模拟与试验结果更吻合。研究方法和结果对于提高深部工程围岩(特别是具有小变形破坏特性的硬脆性围岩)变形计算的准确性具有重要的参考价值和借鉴意义。
- 杨凡杰周辉肖海斌张传庆张凯杨艳霜
- 关键词：深埋大理岩围压效应弹塑性耦合数值模拟
- 高压力下层间错动带残余强度特性和颗粒破碎试验研究被引量：10
- 2012年
- 针对某水电站层间错动带的原状样与重塑样,模拟现场地应力条件,在试验法向应力高达10 MPa条件下开展了反复直剪试验。试验结果表明:原状样峰值强度高于重塑样,但强度下降较快,二者残余强度趋于一致;此外,试样发生了大规模的颗粒破碎,采用颗粒相对破碎势Br量化重塑样剪切面附近区域与非剪切面附近区域颗粒破碎程度,对比发现,前者颗粒破碎程度高于后者,且破碎机制不同;剪切面颗粒破碎是高压力下残余强度包线非线性的根本原因:剪切强度的下降(残余强度与峰值强度的比值)与Br和S2(试验前后小于粒径<2μm颗粒含量的比值)呈线性关系,颗粒破碎导致的能量释放和不断产生的黏粒(<2μm)降低了剪切强度。
- 赵阳周辉冯夏庭邵建富江权卢景景江亚丽黄可
- 关键词：层间错动带颗粒破碎
- 弹塑性耦合应变定义与本构方程被引量：2
- 2018年
- 岩石屈服之后,弹性参数随塑性变形而变化,即岩石具有弹塑性耦合特征。在弹塑性耦合框架和现有应变分类、定义、本构方程研究的基础上,主要做了以下工作:结合岩石压缩试验,从损伤和塑性变形角度分析了弹性参数随塑性演化的现象;重点研究了加载增量步的应变特征,将与加载应力增量对应的应变增量分解为符合广义Hooke定律的弹性应变增量de^e、不符合广义Hooke定律的弹性应变增量de^e和塑性应变增量de^e;通过采用加载增量步之后的弹性参数将de^e与ds构造弹性关系,分别在应变空间和应力空间中建立了适用于加载、中性变载和卸载条件的本构方程;对表征物质微观结构变化的内变量进行了讨论。所提出的应变分类和定义方法概念清晰,适合于应变强化阶段和应变软化阶段,且所建立的弹塑性耦合本构方程能够反映不同加载条件对弹性参数变化速率的影响,符合岩石的弹塑性耦合力学特性。
- 李震李震周辉杨凡杰赵洪波
- 关键词：弹塑性耦合本构方程
- 煤矿深井巷道掘进全过程围岩变形破坏原位测试被引量：14
- 2015年
- 传统研究对于煤系地层巷道围岩的变形破坏监测均在掘进面后方进行,无法获得巷道掘进全过程的围岩变形,更缺乏对煤矿深井巷道掘进全过程中围岩变形破坏规律的认识。为此,针对济宁三号煤矿深井巷道,通过超前布置监测断面,首次获得了煤矿深井巷道掘进全过程的围岩变形破坏规律;利用考虑体积应力的改进横观各向同性应变软化模型对巷道开挖全过程的围岩变形破坏特征进行分析。研究结果表明:在济宁三号煤矿七采区巷道地质条件下,浅部围岩的累计变形量和变形速率均大于深部围岩;巷道掘进全过程中,围岩变形随掘进面的推进经历了缓慢增长、迅速增长和变形稳定3个阶段;变形稳定后围岩松动圈深度约为1.0 m;巷道两帮围岩位移与破坏深度均在控制范围内,顶底板围岩破坏相对严重,并给出了相应解决方案。研究成果可为揭示煤矿深井巷道掘进围岩的变形破坏规律以及合理确定支护方案和参数提供重要的科学依据。
- 周辉胡善超卢景景王竹春张传庆渠成堃李震
- 关键词：煤系地层深井巷道原位测试
- 板裂化模型试样失稳破坏及其裂隙扩展特征的试验研究被引量：12
- 2015年
- 锦屏二级水电站深埋隧洞大量岩爆案例表明板裂化围岩的失稳破坏与岩爆之间具有很强的相关性。采用高强石膏配制满足板裂化围岩结构特征的硬脆性模型试样,通过一侧约束条件下的单轴压缩试验研究板裂化模型试样的失稳破坏过程、强度与变形特性及其裂纹扩展特征。研究表明,(1)板裂化模型试样失稳破坏过程表现出应变型岩爆的特征,其典型的破坏过程为预制裂隙尖端张拉裂纹的萌生与扩展-试样劈裂成板-岩板屈曲变形-岩板压折、岩片弹射;(2)与完整试样相比,含1条、2条、3条预制裂隙模型试样的峰值强度、弹性模量均呈现稳定下降的趋势,而峰值轴向应变则是先减小后增大;(3)试样预制裂隙尖端张拉裂纹的产生会造成:相邻预制裂隙尖端横向应变值的突变、试样侧向变形量的突增以及侧向变形速率的显著增大;(4)临空面附近的预制裂隙,其尖端产生的张拉裂纹在很短的时间内便会失稳扩展,并造成试样的失稳破坏。最后,分析试样变形破坏过程中的声发射特性。研究结果对于揭示深埋硬岩隧洞板裂化围岩的失稳破坏规律、岩爆的发生机制具有重要意义。
- 周辉徐荣超卢景景章奇锋张传庆孟凡震
- 关键词：失稳破坏模型试验
- 板裂体组合条件下岩爆倾向性分析被引量：7
- 2014年
- 针对已有突变理论仅对单块板裂岩体进行分析的局限性,提出将板裂化岩体作为整体进行研究,考虑了劈裂岩体间的水平应力,改进了突变理论模型在岩爆分析中的应用,并分别计算对比了单块岩板及板裂岩板组合在准静力及动力扰动两种条件下的岩爆倾向性。研究结果表明,准静力条件下单块岩板突变特征值?变化趋势平缓,而组合岩体由于等效抗弯刚度较大,?急剧增大;准静力条件下岩板组合的岩爆深度明显大于单块岩板时,岩爆深度达到0.76 m;随岩板厚度增加,突变特征值?逐渐增大,不再满足岩爆的充分条件,施加竖向扰动应力即可重新满足突变条件,所需外界扰动应力由几兆帕增大至几十兆帕。
- 周辉胡善超卢景景张传庆
- 关键词：岩爆突变
- 硬岩裂纹起裂强度和损伤强度取值方法探讨被引量：54
- 2014年
- 岩石裂纹起裂强度σci和损伤强度σcd的研究对探讨岩石渐进破坏过程和脆性破坏机制,建立岩石的起裂强度和长期强度准则具有重要意义。鉴于此,系统总结了岩石起裂强度和损伤强度的4种计算方法,包括裂纹应变模型计算法,声发射参数取值法,侧向应变、体积应变曲线观察法和移动点回归法,并以大理岩和花岗岩在单轴压缩条件下为例,详细描述了用不同方法计算σci和σcd时存在的问题。研究结果表明,裂纹应变模型法物理意义明确,可以方便和准确地确定岩石的σci和σcd;声发射撞击率可以定性或半定量了解岩石的渐进破坏和损伤过程,但无法准确定量确定σci和σcd;移动点回归法计算体积应变刚度时受取值点间隔影响较大,而且加载过程中不同阶段的特征并不明显,难以确定起裂强度值。研究结论可为加深对岩石裂纹起裂强度和损伤强度的重要意义的认识,了解两个强度值的计算方法并合理选取其计算方法提供有益的参考。
- 周辉孟凡震卢景景张传庆杨凡杰
- 关键词：声发射计算方法
- 单轴加载过程中砂岩声学特性研究被引量：14
- 2018年
- 岩体的声学特性与应力状态和破坏程度密切相关,通过岩体声学特性的变化来分析岩体应力状态进而评价工程稳定性是一种行之有效的工程措施。针对砂岩开展了单轴压缩试验,并在加载过程中同步进行3个方向的声波测试,获得了砂岩加载过程中3个不同方向声波波速与应力的演化规律。试验结果表明:随着应力的增加,轴向波速逐渐增大,横向波速表现出先增后减的趋势。考虑到不同方向声波测试结果的差异性,采用含不同倾角裂隙的石膏试样进行声波试验。结果表明,当裂隙方向与声波传播方向一致时,波速最大,与声波传播方向垂直时,波速最小;此外,为分析岩样波速与应力状态的相关性,建立了波速与体应变的关系,结果表明,随着体应变的增加,平均波速逐渐增大,在体应变达到最大值附近时,平均波速达到最大值,在体应变下降阶段,波速开始下降;根据轴向波速与应力的变化规律,得到了应力与波速的指数函数拟合公式,据此可以通过现场测试获得的波速预测现场岩体的应力范围,进而评价工程岩体稳定性。
- 胡明明周辉周辉张传庆张勇慧胡大伟张传庆
- 关键词：波速单轴加载体应变
- 精确制备不同含水率岩石试样的化学热力学方法被引量：5
- 2013年
- 在岩石力学试验研究中,常常需要精确制备不同含水率的岩石试验样品,而目前的方法尚难以保证所需的精度。为此,提出一种精确制备不同含水率岩石试样的方法,其基本原理是将欲制备的岩石试件烘干或饱水后放置于恒湿环境中,烘干样或饱和样会逐步吸湿或去湿而增加或减小重量,其含水率逐步增加或减小,直至稳定,最终得到稳定、均匀、含水率各异的试验样品,而其中的关键是如何获得一个稳定的恒湿环境。基于化学热力学中单组分的气-液平衡理论,提出了一种稳定恒湿环境的获取方法,其基本原理为:由于岩石中组分水的化学势与恒湿环境中的水气的组分水的化学势在起始阶段不相等,因此,二者中的水气压力也不同,必然有组分水的迁移;当岩石中的水气压力大于恒湿环境中的水气压力时,水便从岩石中迁移至恒湿环境中,使岩石失水,而当岩石中的水气压力小于恒湿环境中的水气压力时,水自恒湿环境中迁移至岩石中,使其含水率增加,直至二者中的水气压力平衡,即可得到某一特定含水率的岩石样品。这样制备的岩石样品满足化学热力学平衡的要求,其含水率内外一致,上下相同,是含水率均匀分布的合格样品。该方法还能制备其他方法无法实现的含水率相差甚微的岩石试件,也可直接应用于精确制备不同含水率的土样。
- 周辉李震宋雨泽冯夏庭程昌炳
- 关键词：岩石含水率化学热力学化学势
