蔡明
- 作品数：18 被引量：227H指数：10
- 供职机构：劳伦森大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家建设高水平大学公派研究生项目更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程理学交通运输工程更多>>
- 等向压缩及偏压加载下锦屏大理岩变形特性研究被引量：4
- 2017年
- 以中国锦屏地下实验室工程T_(2b)大理岩为研究对象,开展了等向压缩(σ_1=σ_2=σ_3)试验及不同围压下的三轴偏压(σ_1-σ_3)加载试验,分析讨论了大理岩等向压缩体积变形特点、围压对峰后变形行为及峰前渐进性变形破坏过程的影响。试验结果表明:大理岩的等向压缩体积变形在不同围压范围内经历了一个线性-非线性-线性的变化过程。等向压缩体变曲线上存在一个拐点(敏感应力),该点的围压能在一定程度上反映其应力历史。偏压加载时峰后变形表现为脆性-半脆性-延性转化特征,峰值强度随围压变化与等向压缩体变曲线斜率发生变化的转换围压是一致的。围压对渐进性破坏过程各个阶段均会产生一定影响,除偏差闭合应力阈值外,其余各特征偏应力阈值均随围压近似呈线性增加关系。在等向压缩和偏压加载时出现了2次裂隙闭合过程。试验成果对进一步研究硬岩的变形破坏机制、防治深部地下工程灾害具有一定参考价值。
- 彭帅张希巍冯夏庭蔡明
- 关键词：大理岩渐进性破坏
- 温缩等间距表面裂纹扩展的数值模拟及其机制研究被引量：4
- 2014年
- 低温表面裂缝广泛存在于各种脆性材料和各个领域中,成为工程隐患或直接影响到结构的使用性能,为更深入地理解这一现象的机制,考虑到材料细观层次上的非均质性,采用数值模拟对双层模型在上层整体均匀降温和上层表面低温随时间向下传递收缩2种条件下模型的温度应力分布、裂纹扩展过程及其机制进行研究。首先以预制裂纹且上层整体均匀降温为例,研究两相邻裂纹间的应力状态,发现两裂纹的中间位置应力最大,且随着裂纹间距的减小,水平应力x?由拉应力不断减小并逐渐变为压应力,其裂纹饱和对应的裂纹间距(S)与层厚(h)比值的临界值cr(S/t)约为3.0。其次,利用未预制裂纹的双层模型,分别对上层整体均匀降温至-40℃和上层表面降温到-35℃并向下温度传导(温度冲击)2种降温条件进行研究。结果表明,2种条件下裂纹的形成模式存在相同之处:首条裂纹插入到模型上层中间,新生裂纹相继插入到两已有裂纹或者已有裂纹与端部中间附近,直至裂纹饱和;而不同之处在于,整体降温形成的裂纹不但会由表及里扩展,也会在上层中间萌生;而温度冲击形成的裂纹只会由表及里扩展,并且裂纹总数更多。研究结果再现了降温收缩条件下微裂纹萌生、扩展和饱和3个阶段以及温度冲击条件下模型中热传导的过程,通过2种温度加载条件的对比,提出采用温度传导效果更好的材料加快温度传递,有助于减少路面结构产生的表面裂纹。
- 包春燕唐春安唐世斌蔡明
- 关键词：数值模拟温度收缩
- 单轴拉伸作用下层状岩石表面裂纹的形成模式及其机制研究被引量：10
- 2013年
- 层状岩石的表面裂纹发端于表面自由边界,而后向着层与层之间的交界面扩展,最后止于交界面或沿着交界面继续扩展。为更深入地理解这一表面裂纹扩展现象的机制,采用数值模拟方法,再现微裂纹从萌生、扩展、贯通、成核、填充到饱和的全过程,以及层间剥离现象。首先以表面预制裂纹的模型为例,对其进行单轴拉伸加载,发现不同预制裂纹间距的情况下两裂纹间的应力分布不同,这将直接影响到新裂纹的产生模式,即裂纹是插入到表层(与已有裂纹平行),还是不再有新裂纹插入(裂纹饱和),而是产生层间剥离,或已有裂纹向下扩展,导致模型破坏。其次,对比分析模型均质和非均质情况下不同裂纹间距时的应力分布,结果表明非均质材料情况下产生相同间距的裂纹所需的荷载较均质材料情况下更小,裂纹饱和对应的裂纹间距与层厚比值的临界值基本一致。最后,提取等间距裂纹形成过程中若干具有代表性的截面应力,通过分析其应力转化机制,解释裂纹饱和现象的力学机制。数值计算得到的应变与裂纹间距之间的关系拟合结果良好。研究结果还表明:产生层间开裂的裂纹间距比没有层间开裂的裂纹间距大。通过对层间的应力传递过程随着裂纹间距变化规律的探讨,研究此过程的应力传递模式。
- 包春燕唐春安唐世斌蔡明于群
- 关键词：岩石力学数值模拟层状材料
- 分层开采煤矿的矿震能量释放模型与能量释放谱被引量：10
- 2007年
- 以下行分层开采的我国东北某大型煤矿为工程背景,通过现场微震观测和工程数据分析,探索矿震能量释放的时空分布规律及其工程应用价值.发现在没有显著的外部长周期调制动力流入的矿区,各相同地应力强度环境持续开采引发的矿震能量累积释放的时域分布均符合3参数的S形Logistic阻滞增长模型;不同地应力强度环境间,该模型的3个参数是地应力强度的自相似函数.通过最大主应力建立起不同地应力强度环境开采进程的典型矿震能量释放谱,定量揭示了开采活动与矿震能量释放间的内在联系及力学机理.
- 李铁蔡美峰蔡明
- 关键词：矿震LOGISTIC模型
- 地震动在地下采场开挖边界的耦合数值分析被引量：1
- 2017年
- 在具有冲击倾向性矿井的动载支护设计中,地震动对动态载荷的估算有重要作用。目前,国内外普遍采用半经验公式(scaling law)来估算质点峰值振动速度(PPV)。然而,此方法在实际估算地震动时忽略了地质和巷道开挖对地震动分布的影响。为更好地理解开挖对地震动在地下开挖边界分布的影响,基于笔者提出的适于开挖边界的非线性速度模型及FLAC/SPECFEM2D的耦合数值模拟方法,针对高质量及中等质量围岩体两种情况,对一地下采场的地震动分布进行了数值分析。研究结果表明,不同速度模型对地震动分布影响很大。考虑了围压及开挖影响的非均匀速度模型能够更好地模拟地震动在地下开挖边界附近的分布,且模拟的地震动在采场表面的放大作用与现场观测的放大现象具有很好的一致性。相比于高质量围岩体,当模拟的开挖采场围岩为中等质量围岩体时,采场开挖边界处具有更强的地震动及更广的地震响应。
- 汪昕蔡明
- 关键词：地震动波场模拟PPV
- 共通地质模型和虚拟现实在地下工程规划与设计中的应用被引量：6
- 2006年
- 在矿山、地下发电站、地下核废料处理设施、地铁等地下工程的规划与设计过程中,需要把勘探(例如地质、地球物理、地球化学、地质统计、地下水、岩石特性)、工程(例如开挖布局、几何形状、应力、变形)和施工(例如工期、造价)的空间n维数据综合起来,以便作出合理的工程决策。随着勘测、分析计算与观测技术的不断提高,工程数据量和复杂程度与日俱增,在很多情况下人们仅仅利用现有数据的一小部分做出工程决策。最近,加拿大劳伦森大学开设了标志着目前科技最高水平的虚拟现实合作实验室。该虚拟现实实验室为地下工程规划和设计中所遇到的数据综合与解释提供一个独特的环境和设备,并通过将深层探矿调查及大型矿山规划和设计的例子来进一步展示如何把共通地质模型和虚拟现实这个独特的工具运用到地下工程的规划与设计中,以便领会复杂数据的空间关系,实现附加价值(如项目范围的数据综合化,改善对三维图形的理解,减少重复设计,加强项目小组之间的合作等)。最后,介绍在工程项目整体数据综合、矿山设计检验、岩石支护设计以及加拿大劳伦森大学地质力学研究中心开发的地质力学设计准则的三维可视化方面的成果和经验。
- 蔡明P.K.KaiserL.CotestaA.Dasys
- 关键词：岩石力学虚拟现实地质
- 剪胀对地下工程岩体位移的影响——以加拿大Donkin-Morien隧道为例被引量：15
- 2010年
- 根据建立的岩石剪胀角模型,分析岩石峰值内摩擦角和剪胀角的关系,得出岩石在零围压时的峰值剪胀角小于并近似等于峰值内摩擦角,并假设岩石和岩体的剪胀角遵循相似的变化趋势,结合Hoek-Brown强度准则和GSI岩体分级系统,实现剪胀角模型从完整岩石到岩体的转化。采用程序语言在FLAC3D中编写岩体剪胀角模型程序模块。以加拿大Donkin-Morien隧道为工程实例,研究围压和塑性剪切应变依赖的岩体剪胀对隧道渐进开挖过程中围岩位移的影响,论证恒定的剪胀角值不能准确表达隧道开挖边界附近的岩体位移,而考虑围压和塑性剪切应变为影响因素的岩体剪胀角模型能够合理描述围岩的位移分布,模拟结果与实际测量值具有很好的一致性。研究成果可为岩体非线性力学行为的研究和地下工程岩体的稳定性控制提供理论和实践基础。
- 赵星光蔡明蔡美峰
- 关键词：数值模拟围压
- 地下工程岩体剪胀与锚杆支护的相互影响被引量：16
- 2010年
- 探讨隧道开挖边界附近的岩体剪胀对全长黏结式锚杆轴力分布的影响,区分依赖围压和塑性剪切应变的岩体剪胀与恒定的岩体剪胀对锚杆支护作用影响的差异性,分析锚杆对岩体膨胀的抑制作用。研究结果表明,对于恒定的剪胀角值,锚杆轴力随着剪胀角的增加而增加,且梯度亦随之增加,但其不能反映剪胀对隧道围压和岩体塑性变形的依赖关系,从而低估锚杆在低围压区域内遭受的张拉荷载,并高估高围压区域的所受的张拉荷载。由剪胀角模型计算得出的锚杆轴力分布突显锚杆在低围压环境下承受的较大张拉荷载状态,以及围压增加导致其轴力快速降低的行为趋势,能够合理反映锚杆在地下工程应用中的力学行为。由于锚杆支护增加岩体围压,抑制高剪胀区的扩展,从而减小隧道围岩的变形。在地下工程支护设计中,应重点支护紧邻开挖面低围压环境的岩体以有效地控制其破坏和膨胀变形。
- 赵星光蔡美峰蔡明贾蓬
- 关键词：岩石力学锚杆支护轴力数值模拟
- 急斜煤层浅转深综放开采煤岩动力灾害诱发机理被引量：19
- 2017年
- 中国煤炭资源深部开采已成为常态。依托急倾斜煤层开采为工程背景,构建考虑水平分段综放开采影响的浅转深开采组合梁模型,引入应力差异系数(α)表征浅转深开采煤岩体应力状态特征,分析地表大尺度裂隙与工作面相对空间层位关系,揭示急倾斜煤层浅转深开采煤岩体动力灾害诱发机理,对指导急倾斜煤层深部开采具有重要意义。研究表明:通过全景智能钻孔图像信息辨识揭示了急倾斜煤岩层纹层角与倾斜层理方向基本一致,说明煤岩层处于强压缩构造状态;浅转深开采应力差异系数呈非线性增长,确定临界开采α为0.4;急倾斜煤层浅转深开采动力灾害诱发实质为水平分段多阶段重复扰动下覆层结构失稳产生循环性动力冲击。
- 来兴平孙欢蔡明陈建强常博
- 关键词：急倾斜煤层
- 剪胀对脆性硬岩破坏和变形的影响——以加拿大地下实验室Mine-by试验隧道为例
- 理想的弹-塑性、应变软化及理想的弹-脆-塑性模型均不能合理预测硬岩隧道在高地应力条件下发生的脆性破坏,其通常低估围岩的破坏深度,并高估围岩的破坏范围。以加拿大地下实验室Mine-by试验隧道为工程实例,在正确表达隧道开挖...
- 赵星光蔡美峰蔡明贾蓬
- 关键词：数值模拟
- 文献传递
