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地下空间结构对邻近地上结构地震反应影响振动台实验 被引量:4
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作者 程业 潘旦光 +2 位作者 陈清军 付相球 李雪菊 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期91-99,共9页
大型地下空间结构影响地震波的传播使邻近地震动场发生变化。为研究地上结构地震响应受地下空间结构的影响程度,设计并开展了地下结构-土-地上结构体系(SSSI)和土-地上结构体系(SSI)振动台模型实验,对比研究了在6条不同卓越频率输入地... 大型地下空间结构影响地震波的传播使邻近地震动场发生变化。为研究地上结构地震响应受地下空间结构的影响程度,设计并开展了地下结构-土-地上结构体系(SSSI)和土-地上结构体系(SSI)振动台模型实验,对比研究了在6条不同卓越频率输入地震波下地上结构地震反应的变化规律。实验研究结果表明:地下空间结构影响邻近场地的动力特性,进而影响邻近结构的动力特性,导致SSSI体系的地上结构频率和场地基频均小于SSI体系。地下空间结构使运动相互作用增强而导致SSSI体系的箱基摇摆运动显著大于SSI体系。箱基的平动加速度、摇摆加速度和结构变形加速度分量的峰值并不同步。SSSI体系的结构变形反应最大可达到SSI体系变形反应的1.267倍。 展开更多
关键词 振动台实验 地下结构-土-地上结构相互作用 场地反应 加速度放大系数 傅里叶谱
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地下工程锚固结构腐蚀耐久性研究进展 被引量:17
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作者 潘继良 李鹏 +2 位作者 席迅 郭奇峰 蔡美峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-13,共13页
为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐... 为深入了解地下工程锚固结构的腐蚀影响因素及其作用机制,提高地下空间永久支护结构的耐久性和长期稳定性,通过梳理国内外文献,系统总结和分析了当前国内外在地下工程锚固结构腐蚀耐久性方面的研究进展和成果.指出了地下锚固结构腐蚀耐久性研究的必要性和紧迫性,简述了锚固结构应力腐蚀开裂机理及应力腐蚀评价方法,归纳总结了地下锚固结构腐蚀影响因素,论述了各影响因素的研究现状与作用机制,介绍了时效性分析和可靠性评估在锚固结构耐久性研究方面的应用.最后基于以上分析,对地下锚固结构腐蚀耐久性问题的发展趋势进行了多方面的展望,指出静态分析向动态分析转变、定性研究与定量研究相结合、单因素分析向多因素分析发展、宏观研究向微观研究深入、确定性分析向概率和随机性分析进化,是推动地下工程锚固结构腐蚀耐久性发展的重要研究方向. 展开更多
关键词 锚固结构 锚杆腐蚀 地下工程 耐久性 可靠性评估
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金属矿山井巷建设工程碳排放智能测算方法
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作者 乔兰 邓乃夫 +3 位作者 马世纪 李庆文 宋林波 张庆龙 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1024-1040,共17页
深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,... 深入研究金属矿山井巷建设工程的预算定额编制特点,提出基于矿山建设直接系统和辅助系统的双路径碳排放测算架构和计量模型,以实现井巷工程建设期全流程智能碳排测算统计、碳排路径分析及碳排放大户筛分等功能.结合现场工段施工台班表,深度分析多级剖分下各层级最小单元过程的物质名录清单,总结归纳金属矿山井巷建设工程特有的碳排放因子数据库.利用MySQL关系型数据库形式搭建金属矿山井巷工程十大碳排放基础数据表,同时各数据库由唯一标识码进行标记.最后,利用MATLAB app designer为十大基础数据表建立高效的索引调度机制,并利用整合的双路径碳排放计量模型对金属矿山井巷建设工程开展精细化碳排放测算分析.案例结果显示,本方法能够为金属矿山井巷建设工程在施工前期提供细粒度碳测算分析数据,为后续施工组织设计、低碳技术部署提供具体的数据依托. 展开更多
关键词 矿山井巷工程 金属矿山 碳排放测算 碳排放因子 碳排放数据库
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多学科共用实验室开放与安全管理体系建设初探 被引量:5
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作者 黄正均 张栋 +1 位作者 张磊 刘钰 《教育教学论坛》 2018年第21期19-21,共3页
实验室开放共享与安全管理是一项相互矛盾、相辅相成的复杂系统工程,尤其是学科交叉共用需求多的实验室。以北京科技大学土木实验室为例,分析实验室开放与安全管理所面临的问题及原因,探讨如何建立安全高效、开放共享的实验室运行、管... 实验室开放共享与安全管理是一项相互矛盾、相辅相成的复杂系统工程,尤其是学科交叉共用需求多的实验室。以北京科技大学土木实验室为例,分析实验室开放与安全管理所面临的问题及原因,探讨如何建立安全高效、开放共享的实验室运行、管理体系,为保障实验室教学、科研等实验实践活动的安全进行,以及"一流学科"建设和创新人才培养提供有力保障和安全环境。 展开更多
关键词 交叉共用 实验资源 开放共享 安全管理
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矿山采空区边坡动态稳定性评价方法 被引量:1
5
作者 杜岩 张洪达 +3 位作者 谢谟文 蒋宇静 张明 贾北凝 《工程科学学报》 EI 北大核心 2025年第2期215-223,共9页
矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研... 矿山边坡因采空区沉降引发的斜面岩土体崩塌破坏,是一种破坏力极强的地质灾害.由于传统的稳定性评价方法未考虑采空区沉降造成的应力场变异,难以实现矿山边坡的动态稳定性评价,因而在矿山地质灾害预警预防方面存在诸多限制.基于此,本研究针对矿山采空区滑坡的成因机制,建立了一套适用于矿山边坡的动态稳定性评价方法.首先通过构建采空区沉降分析模型,计算采空区上方岩体的沉降范围及其产生的冲击作用力,分析沉降对坡体应力场的影响,并在此基础上对传统不平衡推力法进行修正.案例分析结果显示,传统方法未考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,导致稳定性系数计算偏大,为1.355.而改进方法通过考虑采空区沉降信息,计算得出锁固段稳定性系数为0.667,整体稳定性系数为0.979,与矿山采空区边坡实际破坏情况一致.当沉降位移比(SHDR)大于0.73时,采空区边坡稳定性会发生明显变异,因而会在相对安全的工况下发生失稳破坏.改进方法通过考虑采空区沉降作用和锁固段的破坏情况,可以更好地实现矿山边坡稳定性的评价,为矿区更好地应对类似地质灾害提供有效参考. 展开更多
关键词 采空区边坡 动态稳定性评价 采空区沉降 锁固段 沉降位移比
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岩石各向异性波速三维全方位表征方法与声发射定位优化
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作者 苗胜军 余文轩 +3 位作者 梁明纯 杨鹏锦 李从豪 刘泽京 《工程科学学报》 北大核心 2025年第3期454-467,共14页
为了探究岩石波速各向异性特征及其对声发射定位精度的影响,开展了大理岩与粉砂岩单轴压缩试验.单轴压缩过程中,大理岩几乎完全处于弹性阶段,平均波速保持基本不变,水平波速始终大于斜纵向波速,说明初始状态下纵向裂隙较少.粉砂岩在压... 为了探究岩石波速各向异性特征及其对声发射定位精度的影响,开展了大理岩与粉砂岩单轴压缩试验.单轴压缩过程中,大理岩几乎完全处于弹性阶段,平均波速保持基本不变,水平波速始终大于斜纵向波速,说明初始状态下纵向裂隙较少.粉砂岩在压密阶段,水平、斜纵向及平均波速均呈现增加趋势;在弹性阶段,水平波速及平均波速缓慢下降,说明该阶段岩石在纵向上已出现微小裂隙;在损伤阶段,水平、斜纵向与平均波速的快速减小表明裂隙已贯通.根据岩石不同方向波速演化特征提出了基于罗德里格矩阵的岩石各向异性波速三维椭球体表征方法,通过统计椭球体长轴与真实裂纹分布方位角,大理岩和粉砂岩波速椭球体77%以上的长轴方位角与裂纹方位角分布一致,说明该方法可应用于裂纹扩展预测.同时提出了结合各项异性波速演化特征的声发射定位方法,通过断铅试验确定该方法平均误差在大理岩中为1.89 mm,在粉砂岩中为2.76 mm.粉砂岩的定位误差大于大理岩,主要因为粉砂岩孔隙率较大、波速变化不稳定性强以及波速的各向异性更为严重.在两种岩石中本文方法相较于传统单纯形法和Geiger方法定位精度均提高了58%以上,验证了该定位方法的准确性. 展开更多
关键词 罗德里格矩阵 波速 各向异性 三维表征 声发射定位
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西部矿区弱胶结地层工程围岩稳定性控制研究进展 被引量:14
7
作者 纪洪广 孙利辉 +3 位作者 宋朝阳 张月征 王九红 孟志强 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期117-127,共11页
我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成,该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性,属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大,工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很... 我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成,该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性,属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大,工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很难有效保障工程的安全性,常出现巷道大变形失稳、工作面压架、突水、溃沙、冲击地压等灾害。通过大量的调研和室内试验,获得弱胶结岩石抗拉、抗压等力学指标远小于中东部矿区同类岩石力学指标,建立了多因素耦合作用下的弱胶结岩石的变异程度评估指标体系,初步获得了典型矿区弱胶结岩石的变异性程度。以红庆河煤矿弱胶结岩石为例,发现了弱胶结岩石在力、水等载荷作用下,具有“类相变”现象,分析了胶结度对类相变现象的影响,给出了弱胶结粗粒砂岩的“类相变”状态特征及其敏感性参数。分析了导致工作面支架压架、突水溃沙灾害发生的覆岩垮落带、断裂带动态发育规律以及巷道围岩大变形规律,推演了弱胶结地层大采高工作面不同开采阶段垮落带动态变化表达式,建立了支架-围岩相互作用模型,给出了工作面来压和非来压期间支架工作阻力;针对弱胶结地层的松散弱特性,提出了巷道围岩双壳加固技术,可为工作面安全开采和巷道围岩控制提供保障。 展开更多
关键词 弱胶结岩石 围岩控制 围岩稳定性 岩石力学 双壳支护
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公路工程建设阶段全生命周期碳排放智能估算方法 被引量:13
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作者 乔兰 邓乃夫 +3 位作者 李庆文 王秀格 张庆龙 王雅文 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期2173-2186,共14页
深度分析了国内外交通行业碳排放清单及碳排放因子目录,结合中国交通行业特点,基于现有的公路工程估算指标及中国传统交通行业施工机械设备台班单价计算表,总结归纳符合中国交通行业特点的碳排放因子数据.基于归因全生命周期评价方法(AL... 深度分析了国内外交通行业碳排放清单及碳排放因子目录,结合中国交通行业特点,基于现有的公路工程估算指标及中国传统交通行业施工机械设备台班单价计算表,总结归纳符合中国交通行业特点的碳排放因子数据.基于归因全生命周期评价方法(ALCA),采用“自下而上”的公路工程碳排放计量思路,将公路工程项目建设期内工程活动分为分项工程-分部工程-单位工程,建立了公路工程建设期碳排放数据库及碳排放测算模型.在此基础上,利用MATLAB搭建了公路工程碳排放智能估算软件并对国内两段支线高速公路的路面工程碳排放进行了估算分析,实现了仅通过公路里程量、工程方量和公路等级等信息即可快速估算并统计碳排放量,同时能够智能溯源各阶段碳排放要素并定位碳排放大户,为交通行业节能减排提供数据和理论基础.分析显示,在路面工程中,稳定土基层和沥青路面面层的碳排放主导整体碳排放量,占据了99.6%以上,其中,以C32.5水泥为主的材料占据了75%左右的碳排放. 展开更多
关键词 公路工程建设 碳排估算 碳排放数据库 碳排放因子 归因全生命周期评价
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深部花岗岩水力破坏机制与蓄能特性实验研究 被引量:3
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作者 由爽 李飞 +2 位作者 孙金翠 纪洪广 王洪涛 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2839-2848,共10页
为研究不同应力条件下深部花岗岩的强度特征、变形特性与能量演化规律,开展水力耦合条件下三轴压缩试验。研究结果表明:高应力高水压作用下深部花岗岩表现为无明显压密阶段、起裂点低、屈服阶段长、扩容点高以及应力跌落速率快与幅度大... 为研究不同应力条件下深部花岗岩的强度特征、变形特性与能量演化规律,开展水力耦合条件下三轴压缩试验。研究结果表明:高应力高水压作用下深部花岗岩表现为无明显压密阶段、起裂点低、屈服阶段长、扩容点高以及应力跌落速率快与幅度大的力学特征,扩容应力、峰值应力与围压呈正相关,而残余应力则呈负相关,水压对深部花岗岩强度特性起到相反作用;随着围压增加,深部花岗岩的弹性模量和泊松比均增大,而变形参数与水压呈反比关系;在峰值应变以前,深部花岗岩耗散能占比随着轴向应变增加呈现先减后增趋势,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越小;岩石处于残余应力阶段,耗散能占比与轴向应变呈现线性关系,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越大;随着围压增加,深部花岗岩的极限储能量级增大,其岩爆倾向性增强;高水压促使峰前阶段深部花岗岩耗散能量密度增幅增加,而在峰后阶段耗散能量密度增速基本不发生变化;低水压或无水压作用下岩石峰前耗散能量密度增幅较小,而在峰值破坏时耗散能量密度增幅显著增加;水损伤指标呈现先增后减趋势,在峰前阶段水损伤指标与水压呈正比,而在峰后阶段水压影响很小。 展开更多
关键词 深部花岗岩 破坏机制 蓄能特性 水损伤 能量转化
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含层理粉砂岩微观结构方向性对其拉张变形特征的影响
10
作者 张茜茜 陈德平 +1 位作者 周永胜 王涛 《地震地质》 北大核心 2025年第1期117-130,共14页
为探究拉张变形特征与层理间距及加载方向的关系,通过特定方式切割得到层理间距为2d、2√3/3d、d的切面以及层面。通过巴西劈裂实验测定粉砂岩的抗拉强度,利用DIC全场应变实验观察岩样不同方向的变形特征,根据晶体空间分布理论分析粉砂... 为探究拉张变形特征与层理间距及加载方向的关系,通过特定方式切割得到层理间距为2d、2√3/3d、d的切面以及层面。通过巴西劈裂实验测定粉砂岩的抗拉强度,利用DIC全场应变实验观察岩样不同方向的变形特征,根据晶体空间分布理论分析粉砂岩岩样的微观结构特征。实验结果表明:1)当加载方向与层理平行时,随层理间距的减小,其抗拉强度值为29.99MPa、26.56MPa、18.92MPa;当加载方向垂直于层理时,随层理间距的减小,其抗拉强度值为32.76MPa、30.44MPa、27.77MPa,说明抗拉强度值随层理间距减小而减小。当层理间距相同时,垂直于层理方向的抗拉强度大于平行于层理方向的抗拉强度,以上说明层与层之间的接触面为薄弱面。2)层面的抗拉强度值不受薄弱面控制,而是与层面矿物排布有关,当加载方向与矿物排布较密的方向相同时,其抗拉强度较低,说明当矿物排布存在明显的优选取向时,也会影响其抗拉强度值。3)在层理间距相同的条件下,当加载方向平行于层理方向时,受拉区域集中在岩样中心线上,随着应变增加受拉区域逐渐贯通形成连续的破裂面;当加载方向垂直于层理方向时,变形初期受拉区域较为分散,但应变大致集中于层理方向,随着应变增加,破裂相互贯通;当加载方向与层理方向斜交时,横向受拉区域应变分布不规则,呈现倾斜断续分布。4)当加载方向相同时,应变集中带随着层理间距的减小而变密。 展开更多
关键词 巴西劈裂 抗拉强度 细观结构 层理
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采用不同新型功能柱的地下车站结构抗震性能对比研究 被引量:1
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作者 杜修力 潘颖超 +1 位作者 赵密 黄景琦 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2023年第3期91-101,共11页
基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震... 基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震性能。当前对新型功能柱在地震作用下的力学行为已开展了大量研究,但对不同柱体形式对车站结构整体抗震性能提升效果并未开展系统评价,且缺乏直接对比研究。首先,针对某单层双跨地铁车站结构建立整体三维非线性数值分析模型,开展不同地震波及不同地震强度下传统方柱、分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等4种中柱形式下的地震响应计算,从车站层间变形、整体损伤及关键构件内力响应等方面对新型功能柱的减震效果进行对比评价。研究结果表明:在降低车站结构混凝土损伤方面,截断柱效果最佳,叠层夹芯柱次之,分体柱最弱;3种新型功能柱在提高结构中柱延性方面,叠层夹芯柱效果最佳,截断柱次之,分体柱最弱;在降低结构中柱内力响应方面,叠层夹芯柱最佳,分体柱次之,截断柱最弱。相关研究结果可为含内柱框架式地铁车站结构减震设计提供理论指导。 展开更多
关键词 地铁车站结构 新型功能柱 抗震性能 地震响应 数值分析
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THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展 被引量:6
12
作者 颜丙乾 任奋华 +2 位作者 蔡美峰 郭奇峰 乔趁 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期47-57,共11页
岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及... 岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究.在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向.为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT(Computed tomography)扫描技术,电镜扫描技术(SEM)、核磁共振技术(NMRI)、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度−水流−应力−化学(THMC)多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能.随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持. 展开更多
关键词 裂隙岩体 多场耦合 无损检测 有限元 实验设备 数值模拟软件
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动、静裂纹作用偏置效应的动焦散冲击实验 被引量:6
13
作者 赵勇 肖成龙 +2 位作者 杨立云 丁晨曦 郑昌达 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期82-93,共12页
为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃(PMMA)作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5 mm的预制裂纹... 为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃(PMMA)作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5 mm的预制裂纹和长度10 mm的静止裂纹,预制裂纹位于试件的底部边缘中心,静止裂纹的中心位于试件水平轴线。将静止裂纹偏置距离作为单一变量,采用数字激光动态焦散实验系统对含不同缺陷的PMMA进行三点弯曲实验,并结合几何分形理论研究不同偏置距离下运动裂纹的分形规律。实验结果表明:存在预制裂纹与静止裂纹的临界偏置距离(6 mm),该条件下裂纹轨迹对应的分形维数值最大,裂纹轨迹的规则程度最低,裂纹破坏形态最复杂。当预制裂纹与静止裂纹的偏置距离在0~6 mm时,裂纹Ⅰ起裂后垂直向上扩展一段距离,与静止裂纹交汇,并停滞一段时间后发生二次起裂,直至贯穿试件,偏置距离和交汇点竖向坐标值呈近似线性函数关系。偏置距离的存在不会影响裂纹Ⅰ的起裂时间和应力强度因子,但会显著减小裂纹Ⅱ的动态应力强度因子,且停滞时长随偏置距离的增大而逐渐缩短。当偏置距离大于临界偏置距离时,运动裂纹不再与静止裂纹交汇而是呈拱状向试件上边缘扩展直至贯穿,裂纹的起偏时间、起偏位置也会出现明显的滞后现象。 展开更多
关键词 动态焦散线 偏置距离 动裂纹 扩展轨迹 应力强度因子 分形维数
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劈裂条件下岩石应变空间变异性与b值关系 被引量:9
14
作者 苏晓波 纪洪广 +3 位作者 权道路 耿景明 张改改 高宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期239-246,共8页
为更深入地了解岩石的破裂过程,研究了岩石在巴西劈裂条件下变形的空间差异性与声发射分数维间的关系。由于岩石具有非均质性和各向异性特征,花岗岩颗粒较大,组构复杂,能够较好地表现岩石的各向异性,灰绿岩组构较为细腻,可以和花岗岩形... 为更深入地了解岩石的破裂过程,研究了岩石在巴西劈裂条件下变形的空间差异性与声发射分数维间的关系。由于岩石具有非均质性和各向异性特征,花岗岩颗粒较大,组构复杂,能够较好地表现岩石的各向异性,灰绿岩组构较为细腻,可以和花岗岩形成对比。砂岩作为沉积岩的一种,可以验证试验结论的正确性,增加试验结论的普适性。以花岗岩、辉绿岩和砂岩为研究对象,通过在圆盘劈裂轴线的上、中、下3个区域布置应变片,采用3组应变片检测值的离散度统计,定义应变空间变异系数Cv,同时结合声发射监测数据,获得声发射幅值分数维b值。两者对比研究发现,岩样应变空间变异性与声发射幅值分数维关系如下:岩石劈裂过程中,应变空间变异系数Cv随加载进程的变化趋势与声发射幅值分数维b值的变化趋势相反,皮尔逊相关系数在-0.756^-0.9318,以试验的手段证明了声发射幅值分数维与变形离散度间存在显著的负相关性;b值是岩石区域间变形不协调性在破裂释能上的表现,变异系数增加的局部破裂或整体破裂阶段与b值降低阶段对应;变异系数基本不变阶段与b值基本稳定不变阶段相对应,表明空间变形处于自适应协调一致阶段,变异系数下降阶段对应b值上升阶段,表明各区域变形处于由不协调向协调一致性转变阶段;受限于统计方式,b值往往是一个时间段内的平均结果。在每次较大的破裂振动前,总会存在平静期,因此时间窗口选取不当,容易导致b值统计结果的起伏跳动,b值的跳动趋势往往给研究人员带来困惑。变形变异系数为实时监测值,其变化趋势平稳,可达到与b值同样的监测效果,且避免b值统计缺陷;岩石区域间应变的空间变异性与b值相互印证,二者皆可作为岩石破裂的一种表征,来反映岩石自身组构的均质性以及破裂的过程性。理论上,地震和矿山微震中的b值变化也应与孕震区域间变形的协调性相关,所以区域间变形协调性监测也可作为大震预报的指标之一,并能实时反映破裂进程。 展开更多
关键词 古登堡-里希特公式 巴西劈裂 分数维 空间变异性 B值
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深部地下硐室与应力场轴变关系及其围岩损伤破裂分析 被引量:7
15
作者 刘力源 张乐 纪洪广 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期516-525,共10页
针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响,建立了非均质围岩统计损伤力学模型;分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律,定义了地层临界侧压系数;开展了三... 针对深部地下硐室与地应力场之间的轴变关系及其对硐室围岩损伤破裂的影响,建立了非均质围岩统计损伤力学模型;分析了不同断面形状、地层侧压系数、构造应力场对硐室围岩损伤破裂的作用机制和影响规律,定义了地层临界侧压系数;开展了三山岛金矿西岭矿区埋深2000 m地层硐室损伤破裂数值模拟,得到了该矿区深部地下硐室设计与布置原则.研究结果表明,“等应力轴比”情况下硐室围岩应力集中程度最小,损伤破裂区面积最小;地应力场是围岩损伤破裂的根本原因,侧压系数越大,硐室顶、底板处应力峰值越大,围岩以拉伸破裂为主,围岩损伤破裂区面积随侧压系数增大呈指数性增大;随着地层深度的增加,硐室临界侧压系数不断减小并趋近于1,深部地下硐室对水平构造应力更加敏感;构造应力场诱使围岩损伤破裂程度增大,损伤破裂区向构造应力场围岩应力集中区转移,使得硐室围岩发生冒顶和岩爆风险升高.因此,深部地下硐室的设计与布置应结合实际地应力条件,硐室轴向、断面形状、轴比尽可能符合地应力条件,从而最大程度降低地应力场对硐室围岩损伤破裂及稳定性的不利影响. 展开更多
关键词 深部地下硐室 应力场 轴变 岩石损伤破裂 数值模拟
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基于水压致裂法的三山岛深竖井工程区地应力测量与反演分析 被引量:7
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作者 朱明德 王照亚 +6 位作者 张月征 李文光 侯奎奎 纪洪广 尹延天 付桢 郝英杰 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期430-441,共12页
山东省三山岛西岭矿区拟建2000 m深副井,属于超深井建设工程。揭示建井工程区地应力场特征是开展竖井设计、建设施工的必要先决条件之一,研究中采用水压致裂法开展了深部竖井地应力现场测量工作,测量深度达到1899.00 m,通过数值仿真模... 山东省三山岛西岭矿区拟建2000 m深副井,属于超深井建设工程。揭示建井工程区地应力场特征是开展竖井设计、建设施工的必要先决条件之一,研究中采用水压致裂法开展了深部竖井地应力现场测量工作,测量深度达到1899.00 m,通过数值仿真模拟方法反演了竖井工程区2017.56 m深的地应力场。结果表明:在水压致裂测试的钻孔357.76~1899.00 m深度范围内,最大水平主应力(SH)为23.16~70.86 MPa,最小水平主应力(Sh)为15.24~47.06 MPa;主应力随深度近于线性增加,地应力测量孔实测最大水平主应力方向分别为NW55.5°、NW60.4°、NW58.4°,为近北西方向;竖井工程区应力场主要以水平应力为主导,1200.00 m以下铅直主应力(Sv)为中间应力,SH与Sv之比平均值为1.53;通过FLAC 3D软件的反演分析获得了建井工程区内地应力场随深度、地层变化的分布规律,测试点的反演结果与实测值基本一致。近2000 m超深地层地应力状态及其分布规律,为竖井工程的井筒井壁设计和工程风险评估提供了基础科学依据。 展开更多
关键词 深竖井 深部地层 水压致裂法 地应力测量 地应力反演
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基于DIC技术的爆炸应力波过异质界面应变场演化规律实验研究 被引量:2
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作者 杨仁树 赵勇 +4 位作者 赵杰 左进京 葛丰源 陈程 丁晨曦 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期50-65,共16页
采用氯仿粘结聚碳酸酯(polycarbonate,PC)板和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)板模拟含异质界面模型;在PC介质中布置柱状炮孔并与界面呈一定角度,根据炮孔端部与界面相对位置,分别于柱状炮孔两个端部设置起爆点,起爆点... 采用氯仿粘结聚碳酸酯(polycarbonate,PC)板和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)板模拟含异质界面模型;在PC介质中布置柱状炮孔并与界面呈一定角度,根据炮孔端部与界面相对位置,分别于柱状炮孔两个端部设置起爆点,起爆点远离界面端部时定义为孔口起爆,靠近界面端部时定义为孔底起爆;借助数字图像相关实验系统,研究爆炸应力波通过异质界面后PMMA介质应变场演化过程及炮孔底部区域拉、压应变变化规律。实验结果表明,异质界面改变了爆炸应力波过界面后的传播形态。孔口起爆时,异质界面受爆破荷载作用后易形成应力集中区,界面处产生开裂,横向拉伸波作用是造成异质界面开裂的主要原因。起爆方式对过界面后介质PMMA的横/纵向拉、压应变场作用贡献不同,主要体现在应变场强度、拉/压应变场位置分布2个方面。在炮孔底部区域,起爆方式对应变场时程特性的影响主要体现在作用时效长短和应变强度2个方面。孔口起爆时,横/纵向应变体现出短时效、高强度的变化特征。就应变强度而言,起爆方式对横向压应变的影响显著强于其对纵向拉应变的影响。对空间分布特性影响主要体现在衰减程度,起爆方式对纵向应变衰减程度影响较大。无论采用何种起爆方式,爆炸应变场在PC介质中衰减速度较快,进入PMMA介质后衰减速度显著降低。 展开更多
关键词 数字图像相关法 爆炸应力波 异质界面 起爆方式 模型实验
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地下水封洞库施工巷道开挖爆破技术研究 被引量:2
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作者 李世明 胡保宁 +1 位作者 赵增祥 施建俊 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第6期81-89,共9页
以国内某地下水封洞库的建设为例对施工巷道的开挖爆破技术进行了研究。首先,基于施工巷道的地质构造特征提出了合理的加固和支护建议。其次,在巷道口近区开挖阶段,对全断面爆破和台阶爆破的效果进行了对比分析;在巷道主体的开挖阶段,... 以国内某地下水封洞库的建设为例对施工巷道的开挖爆破技术进行了研究。首先,基于施工巷道的地质构造特征提出了合理的加固和支护建议。其次,在巷道口近区开挖阶段,对全断面爆破和台阶爆破的效果进行了对比分析;在巷道主体的开挖阶段,对人工钻爆和机械钻爆两种爆破方案的爆破效果效率进行了统计与对比分析。最后,对爆破作用下施工巷道的沉降变形进行了监测分析。研究结果表明:施工巷道口近区经预加固后,全断面爆破与台阶爆破均能满足设计和规范要求,但全断面爆破的施工速率更高;进入巷道主体后采用全断面爆破;人工钻爆与机械钻爆各有优劣势,人工钻爆的施工效率更高,机械钻爆的安全性更高。开挖爆破诱发的位移和沉降均满足设计和相关规范的要求。 展开更多
关键词 地下水封洞库 爆破实验 施工巷道 爆破效果 变形监测
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安全工程专业“研究方法训练”课程创新与实践 被引量:3
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作者 杨轶芙 高玉坤 欧盛南 《教育教学论坛》 2022年第15期49-52,共4页
安全工程涉及众多学科体系,是一门综合性、实践性较强的交叉科学。为了提高学生的创新能力与实践能力,形成安全科研思维,对“研究方法训练”课程内容进行了创新。通过建立“四位一体”的实验课程体系,包括基础实验、专业实验、软件模拟... 安全工程涉及众多学科体系,是一门综合性、实践性较强的交叉科学。为了提高学生的创新能力与实践能力,形成安全科研思维,对“研究方法训练”课程内容进行了创新。通过建立“四位一体”的实验课程体系,包括基础实验、专业实验、软件模拟和创新实验,形成了安全工程专业实验教学特色,改革了传统的教学模式,创新了实验教法与学法,评价了学生的参与状态与创新意识。结合北京科技大学安全工程专业该课程的应用情况,采用“四位一体”的实验教学手法能够对学生的实践能力和创新能力的培养起到推动作用,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 研究方法训练 安全工程 创新实验 实验教学
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大型危岩体崩塌灾害早期监测预警技术研究综述 被引量:3
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作者 杜岩 张洪达 +3 位作者 谢谟文 蒋宇静 李双全 刘敬楠 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期10-23,共14页
作为中国常见的一种地质灾害,大型危岩崩塌成因复杂、分布范围广、隐蔽性和突发性强、危害性大,其早期预警一直难以实现。通过总结岩体崩塌灾害失稳机理与预警模型可知,开展岩桥结构面损伤识别及静力学-动力学-环境量参量(SDEI)的综合... 作为中国常见的一种地质灾害,大型危岩崩塌成因复杂、分布范围广、隐蔽性和突发性强、危害性大,其早期预警一直难以实现。通过总结岩体崩塌灾害失稳机理与预警模型可知,开展岩桥结构面损伤识别及静力学-动力学-环境量参量(SDEI)的综合性监测技术研究是实现大型危岩体崩塌灾害早期监测预警的关键所在,而基于分离破坏前兆识别的早期预警机制研究是提高崩塌灾害预警时效性的有效手段之一。随着微机电系统与云边融合技术的发展,在未来有望形成一套稳定性动态评价、失稳工况预测与失稳时间预测模型实时联动的多元预警新范式。与此同时,还需通过不断丰富大型危岩崩塌等脆性破坏灾害预警技术体系,实现危岩体预警等级、稳定性状态、失稳工况、失稳时间的实时分析,进而有效解决大型危岩体崩塌灾害科学精准防控与智慧化应急决策的双重难题。最后,针对目前崩塌灾害早期监测预警研究中存在的技术瓶颈问题,提出具体的发展策略与应对措施,以期为中国地质灾害高风险区更好地应对大型危岩体崩塌灾害提供一些参考。 展开更多
关键词 崩塌 早期预警 大型危岩体 脆性破坏灾害 监测指标体系
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