巖體破壞突水模型研究現(xiàn)狀及突水預(yù)測預(yù)報研究發(fā)展趨勢

楊天鴻，唐春安，譚志宏，等

土木工程

巖體破壞突水模型研究現(xiàn)狀及突水預(yù)測預(yù)報研究發(fā)展趨勢

楊天鴻，唐春安，譚志宏，等

在收集整理國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，從巖體滲流損傷耦合方程、突水試驗監(jiān)測等方面總結(jié)目前巖體破壞突水模型及預(yù)測預(yù)報研究現(xiàn)狀，認為破壞誘發(fā)滲透性演化方程和破壞引起有效應(yīng)力方程的修正是建立描述破壞滲流機制的關(guān)鍵。通過現(xiàn)場實例分析及提出的數(shù)值模型的討論，提出“采動壓力和水壓力擾動應(yīng)力場誘發(fā)巖體破裂（微震活動性）是礦山突水前兆本質(zhì)特征”這一學術(shù)思路，認為突水預(yù)測預(yù)報研究發(fā)展趨勢為依托實例工程，采用滲流耦合力學理論、計算科學技術(shù)和高新微震測量技術(shù)手段，在深層次上對采動巖層破壞突水通道形成特征、突水巖層微震活動前兆信息和并行滲流耦合數(shù)值仿真結(jié)果進行綜合反演，通過微震活動信息來基準標定突水模型，達到揭示巖層破斷突水前兆規(guī)律及定位突水通道的目標，為建立礦山突水災(zāi)害預(yù)測預(yù)報奠定理論基礎(chǔ)。

巖石力學；突水模型；基準標定；數(shù)值模擬；微震監(jiān)測

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2007, 26(2): 268-277入選年份：2012

距離判別分析法在巖體質(zhì)量等級分類中的應(yīng)用

宮鳳強，李夕兵

摘要：將距離判別分析法應(yīng)用于巖體質(zhì)量等級分類問題中，建立巖體質(zhì)量等級分類的距離判別分析模型，選用單軸抗壓強度、巖體聲波縱波速度、體積節(jié)理數(shù)、節(jié)理面粗糙度系數(shù)、節(jié)理面風化變異系數(shù)和透水性系數(shù)6項指標作為距離判別分析模型的判別因子，以工程巖體實測數(shù)據(jù)作為學習樣本進行訓練，建立相應(yīng)線性判別函數(shù)對待判樣本進行分類。研究結(jié)果表明，距離判別分析模型分類性能良好，預(yù)測精度高，回判估計的誤判率很低，是巖體質(zhì)量等級分類的一種有效方法，可以在實際工程中進行推廣。

關(guān)鍵詞：巖石力學；巖體工程質(zhì)量；距離判別分析；分類

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2007, 26(1): 190-194

入選年份：2012

深部復合頂板煤巷變形破壞機制及耦合支護設(shè)計

何滿潮，齊干，程騁，等

摘要：煤礦開采進入深部以后，地質(zhì)力學環(huán)境遠比淺部復雜得多，由此引起的各種非線性力學現(xiàn)象越來越嚴重，給深部支護與開采帶來很大的難度。夾河礦2442工作面上材料道復合頂板松散、破碎，采用原支護形式很難有效控制，進而加劇兩幫收縮和底板臌起，嚴重影響巷道的正常掘進和安全生產(chǎn)。通過對該巷道工程地質(zhì)條件的綜合分析和地質(zhì)力學評估，采用數(shù)值模擬和理論

分析方法研究該類巷道的變形破壞機制，有針對性地提出錨網(wǎng)索耦合支護設(shè)計方案，現(xiàn)場試驗結(jié)果表明該支護設(shè)計方案可取得良好的支護效果。

關(guān)鍵詞：采礦工程；深部煤巷；復合頂板；耦合支護；數(shù)值模擬

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2007, 26(5): 987-993

入選年份：2012

巖爆發(fā)生和烈度分級預(yù)測的距離判別方法及應(yīng)用

宮鳳強，李夕兵

摘要：巖爆是深部高地應(yīng)力區(qū)巖石地下工程中的主要工程地質(zhì)災(zāi)害之一，對其發(fā)生的可能性及其烈度分級的預(yù)測是工程建設(shè)過程中所必須解決的重大問題?；诰嚯x判別分析理論，建立巖爆發(fā)生和烈度分級預(yù)測的距離判別分析模型。選取影響巖爆的主要因素如最大切向應(yīng)力σθ、單軸抗壓強度σc、單軸抗拉強度σt和彈性能量指數(shù)Wet，并把σθ/σc，σc/σt和Wet作為判別因子建立巖爆預(yù)測的距離判別分析模型，利用國內(nèi)外一些重大深部巖石工程實例作為學習的樣本進行訓練。經(jīng)過訓練后的模型回判估計的誤判率為 0。利用該模型對國內(nèi)西康鐵路秦嶺隧道工程和銅陵冬瓜山深埋硬巖礦山的巖爆情況進行預(yù)測，結(jié)果與實際情況符合較好，說明該模型在研究巖爆發(fā)生可能性及烈度分級預(yù)測中具有良好的實用性和有效性。該方法可為深部地下工程巖爆發(fā)生可能性及其烈度分級預(yù)測提供一種新思路。

關(guān)鍵詞：巖石力學；巖爆；預(yù)測；分級；距離判別分析

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2007, 26(5): 1012-1018

入選年份：2012

關(guān)于土體隧洞圍巖穩(wěn)定性分析方法的探索

鄭穎人，邱陳瑜，張紅，等

摘要：長期以來，地下隧洞圍巖穩(wěn)定性分析沒有科學合理的方法，一直停留在以洞周某點位移或塑性區(qū)大小的經(jīng)驗值作為判斷穩(wěn)定性的依據(jù)。隧洞洞周位移或收斂位移受圍巖彈性模量、洞室形狀大小等因素影響，洞周不同部位的位移值也不相同，很難找到統(tǒng)一的位移判據(jù)標準。以塑性區(qū)大小作為圍巖穩(wěn)定性的判據(jù)要優(yōu)于位移標準，但圍巖顰性區(qū)受泊松比、洞室形狀大小等因素影響，不同軟件計算出的塑性區(qū)大小也有差異，這種方法同樣也不可靠。由此可見，傳統(tǒng)的經(jīng)驗分析法不夠合理。為此，提出將基于有限元強度折減法求出的安全系數(shù)作為穩(wěn)定性分析判據(jù)，該判據(jù)有嚴格的力學依據(jù)，有統(tǒng)一的標準，而且不受其他因素的影響。以黃土洞室為例，提出洞室的剪切與拉裂安全系數(shù)的概念，通過不斷折減土體的抗剪強度參數(shù)c，φ值或c，φ與抗拉強度，使黃上隧洞圍巖塑性區(qū)不斷擴展，直至塑性應(yīng)變或位移發(fā)生突變時，即表明隧澗發(fā)生剪切破壞，此時的折減系數(shù)即為剪切安全系數(shù)。通過不斷折減士體的抗拉強度參數(shù)，使黃土隧洞內(nèi)臨空面處（不包括底部臨空面）圍巖出現(xiàn)第一個單元拉裂破壞時，即表明隧洞發(fā)生拉裂破壞，此時的折減系數(shù)即為拉裂安全系數(shù)。該研究僅是對圍巖穩(wěn)定性分析方法的嘗試性探索，供同行分析、討論。

關(guān)鍵詞：地下工程；圍巖穩(wěn)定性；經(jīng)驗法；有限元強度折減法；剪切安全系數(shù)；拉裂安全系數(shù)

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2008, 27(10): 1968-1980

入選年份：2012

隨機分布裂隙煤巖體模型及其應(yīng)用

張春會，于永江，岳宏亮，等

摘要：煤層中隨機裂隙展布模擬技術(shù)是瓦斯抽放數(shù)值模擬中的關(guān)鍵技術(shù)。利用 Monte-Carlo模擬技術(shù)模擬實際煤巖裂隙的隨機性，建立了隨機分布裂隙煤巖體模型，并在Matlab平臺下開發(fā)了二維隨機裂隙煤巖體生成程序RFSS2D。在煤巖實測數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，利用編制的程序不僅能生成與實際煤巖具有相同統(tǒng)計分布裂隙網(wǎng)絡(luò)的虛擬煤巖體，而且能實現(xiàn)有限元網(wǎng)格自動剖分。以遼寧某瓦斯抽放試井作為數(shù)值算例，依據(jù)實測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立了隨機裂隙分布的煤巖體模型，模擬了瓦斯壓和應(yīng)力的演化規(guī)律，結(jié)果表明，與瓦斯抽放井連通的裂隙對瓦斯運移影響很大，與瓦斯抽放井不連通的裂隙對瓦斯運移也有影響，但影響有限。

關(guān)鍵詞：隨機分布裂隙；Monte-Carlo模擬；煤巖體模型；瓦斯?jié)B流

來源出版物：巖土力學, 2010, 31(1): 265-270

入選年份：2012

不同應(yīng)力路徑下剪切帶的數(shù)值模擬

孫德安，甄文戰(zhàn)

摘要：采用回映應(yīng)力更新算法，編寫了基于伏斯列夫面

的超固結(jié)黏土本構(gòu)關(guān)系模型子程序，嵌入非線性有限元軟件ABAQUS。通過對單元試驗進行三軸壓縮、三軸伸長及平面應(yīng)變等問題的模型預(yù)測，再現(xiàn)了超固結(jié)黏土在不同初始超固結(jié)比和應(yīng)力路徑時的變形和強度特性，從而驗證了子程序的正確性。借助該本構(gòu)模型，對三軸壓縮、三軸伸長及平面應(yīng)變應(yīng)力路徑下超固結(jié)黏土體變形局部化問題，進行了三維數(shù)值模擬。分析結(jié)果表明：超固結(jié)黏土在三軸壓縮及伸長狀態(tài)時，土體變形局部化在應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系軟化時出現(xiàn)，而平面應(yīng)變狀態(tài)時，在應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系硬化階段出現(xiàn)，其超固結(jié)黏土的剪脹特性在剪切帶的形成過程中起重要作用。

關(guān)鍵詞：超固結(jié)黏土；剪脹；軟化；回映算法；變形局部化；剪切帶

來源出版物：巖土力學, 2010, 31(7): 2253-2258

入選年份：2012

基于未確知測度理論的采空區(qū)危險性評價研究

宮鳳強，李夕兵，董隴軍，等

摘要：基于未確知測度理論，建立礦山采空區(qū)的危險性等級評價和排序模型。從地質(zhì)條件和工程狀況出發(fā)，考慮影響采空區(qū)穩(wěn)定性的14項因素，根據(jù)實測數(shù)據(jù)建立各影響因素的未確知測度函數(shù)。該模型針對采空區(qū)危險性評價中的諸多不確定性影響因素，根據(jù)實際情況，分別對其進行定性、定量分析，并利用熵計算各影響因素的指標權(quán)重，依照置信度識別準則進行等級判定，最后得出采空區(qū)危險性的評價結(jié)果。評價方法能解決采空區(qū)危險性評價中諸多因素不確定性問題，還可以按危險程度進行排序。將該方法應(yīng)用于廣東省大寶山礦15個采空區(qū)的危險性評價。研究結(jié)果表明，該方法科學合理，意義明確，可以在實際工程中進行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：采礦工程；采空區(qū)；未確知測度；置信度識別準則；危險性評價

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2008, 27(2): 323-330

入選年份：2013

邊坡動力特性與動力響應(yīng)的大型振動臺模型試驗研究

徐光興，姚令侃，高召寧，等

摘要：設(shè)計并完成了1∶10比尺的邊坡大型振動臺模型試驗。試驗?zāi)Ｐ统叽鐬?.15 m×3.5 m×1.5 m（高×長×厚），坡角約為38°，采用土體材料制備。通過輸入不同類型、幅值、頻率的地震波和白噪聲激勵，探討地震作用下模型邊坡的動力特性與動力響應(yīng)規(guī)律，以及地震動參數(shù)對動力特性和動力響應(yīng)的影響。試驗結(jié)果表明，隨著振動次數(shù)的增加，模型邊坡自振頻率逐漸降低，阻尼比逐漸增大。自振頻率降低的幅度隨振幅的增大而加大。邊坡土體對輸入地震波具有明顯的放大作用，沿坡面向上，加速度峰值放大系數(shù)呈現(xiàn)遞增趨勢，在坡肩附近急劇增大。在不同地震波作用下，坡面加速度響應(yīng)具有明顯的差異。當輸入地震動卓越頻率與模型邊坡自振頻率接近時，坡面加速度峰值放大效應(yīng)顯著增強。隨著輸入地震動幅值的增加，坡面加速度峰值放大系數(shù)呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢。邊坡土體對輸入波的低頻部分存在放大作用，對高頻部分存在濾波作用。隨著輸入地震動幅值的加大，土體表現(xiàn)出更強的濾波作用。試驗結(jié)果有助于揭示邊坡在地震作用下的失穩(wěn)機制，為邊坡工程的抗震設(shè)計提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：邊坡工程；動力特性；動力響應(yīng)；地震動參數(shù)；振動臺模型試驗

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2008, 27(3): 624-632

入選年份：2013

地震邊坡破壞機制及其破裂面的分析探討

鄭穎人，葉海林，黃潤秋

摘要：地震作用下邊坡破壞機制是邊坡動力穩(wěn)定性分析的前提，目前主要采用擬靜力與動力有限元時程分析的方法進行分析，認為地震邊坡破壞機制為剪切破壞，并以極限平衡法計算得到的剪切滑移面作為地震動力作用下的破裂面，而不考慮地震荷載作用下的拉破壞，從而使地震邊坡穩(wěn)定性分析失真。汶川地震邊坡調(diào)研發(fā)現(xiàn)，滑坡上部多數(shù)發(fā)生拉破壞，甚至有些巖土體被拋出，這是一個很好的啟示，為此，采用FLAC動力強度折減法，結(jié)合具有拉和剪切破壞分析功能的 FLAC3D軟件對地震邊坡破壞機制進行數(shù)值分析。計算表明，地震邊坡的破壞由邊坡潛在破裂區(qū)上部拉破壞與下部剪切破壞共同組成，而不是剪切滑移破壞，通過多種途徑給出地震邊坡破裂面位置的確定方法，為邊坡動力穩(wěn)定性分析提供更加準確的基礎(chǔ)。

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(8): 1714-1723

入選年份：2013

含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置的研制及應(yīng)用

許江，彭守建，尹光志，等

摘要：介紹自主研發(fā)的含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流裝置，該裝置主要由伺服加載系統(tǒng)、三軸壓力室、水域恒溫系統(tǒng)、孔壓控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等6個部分組成，其最大軸壓為100 MPa、最大圍壓為10 MPa、最高加熱穩(wěn)定溫度為100℃，試件尺寸為（50 mm×100 mm。該裝置具有如下特點：1）所進行的試驗?zāi)芊从车貞?yīng)力、瓦斯壓力、溫度等對含瓦斯煤滲透率的綜合影響；2）實現(xiàn)伺服液壓控制加載功能，能進行多種形式的加載；3）實現(xiàn)“面充氣”，更加逼真地反映實際煤層瓦斯源的情況；4）設(shè)計有導向裝置，實現(xiàn)加壓活塞桿和支撐軸的對位，避免在加壓過程中產(chǎn)生晃動，使得試件受壓均勻而穩(wěn)定；5）數(shù)據(jù)采集使用更加靈敏、精確度更高的各類傳感器；6）設(shè)計有大型水域恒溫系統(tǒng)，并安裝有水域循環(huán)水泵，加熱過程更加均勻；7）具有研究含瓦斯煤滲透性、變形特性等多種功能。采用該裝置進行含瓦斯煤在不同圍壓、不同溫度條件下的滲透試驗，結(jié)果表明含瓦斯煤變形存在4個階段，其抗壓強度隨著圍壓的增加而增大；含瓦斯煤滲流流量在應(yīng)力-應(yīng)變過程中存在階段性變化且隨著溫度的升高呈現(xiàn)總體減小的趨勢。該裝置可用于含瓦斯煤熱流固耦合滲流領(lǐng)域的研究，為進一步深層次揭示煤層瓦斯運移規(guī)律和研究煤層瓦斯抽采技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：采礦工程；含瓦斯煤；熱流固耦合；滲流；伺服控制系統(tǒng)

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(5): 907-914

入選年份：2013

深部沿空留巷圍巖變形特征與支護技術(shù)

康紅普，牛多龍，張鎮(zhèn)，等

摘要：以淮南謝家集第一煤礦深部沿空留巷為工程背景，采用數(shù)值模擬分析巷道圍巖變形與應(yīng)力分布特征。詳細介紹深部沿空留巷井下試驗，包括巷內(nèi)基本支護、加強支護與巷旁支護設(shè)計，從巷道掘進、留巷，一直到留巷復用各階段的礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過圍巖、充填體位移與錨桿、錨索受力數(shù)據(jù)分析，評價支護效果。井下實踐表明：采用高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿與錨索作為巷內(nèi)基本支護，單體支柱配鉸接頂梁為加強支護，及膏體充填巷旁支護，能夠有效控制深部沿空留巷圍巖的強烈變形，保持留巷穩(wěn)定。基于數(shù)值模擬與井下試驗研究成果，分析巷內(nèi)基本支護、加強支護與巷旁支護的相互關(guān)系，指出深部沿空留巷在頂板斷裂位置、基本頂回轉(zhuǎn)及圍巖長期蠕變等方面與淺部留巷有很大區(qū)別，并提出深部沿空留巷支護設(shè)計原則。針對井下試驗中存在的問題，提出改進意見。

關(guān)鍵詞：采礦工程；煤礦巷道；沿空留巷；深部礦井；數(shù)值模擬；井下試驗；支護原則

我也不管了，天上的云要看就看去，飛過來的燕子要笑話就笑話去，我的眼里只有別呦呦。野蒜被壓倒，鋪開來了，旁邊的小草直著腰，看我們翻滾、起伏，聽我們呢喃、喘息……

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(10): 1977-1987

入選年份：2013

深埋隧洞TBM掘進微震實時監(jiān)測與特征分析

陳炳瑞，馮夏庭，曾雄輝，等

摘要：針對深埋硬巖隧洞TBM掘進過程中開展微震實時監(jiān)測存在的困難與不足，對現(xiàn)有微震監(jiān)測技術(shù)進行優(yōu)化與改進，并在錦屏Ⅱ級水電站3#引水隧洞TBM施工洞段開展微震實時監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：1）TBM施工環(huán)境噪音復雜，但主要噪音特征明顯，可通過建議的濾波方法有效濾除。2）圍巖的微震活動和TBM掘進及掘進速率具有明顯的關(guān)系，TBM掘進速率增加，圍巖微震明顯活躍；TBM掘進速率降低，圍巖的微震活動明顯降低；微震平靜期發(fā)生在TBM檢修期間，最活躍期發(fā)生在TBM檢修后掘進4～6 h。3）一些巖爆發(fā)生前，微震事件和能量釋放在空間上由隨機離散狀態(tài)變得相對集中，在時間上微震事件的數(shù)量和能量有一個迅速增加的趨勢；視體積有突增趨勢，能量指數(shù)有突然下降跡象。4）在深埋隧洞TBM掘進過程中進行微震實時監(jiān)測，可以獲得巖爆發(fā)生前的有效微震信息，獲得巖爆發(fā)生前微震活動的演化特征與規(guī)律，為巖爆的發(fā)生提供較為準確的預(yù)警信息。因此，通過微震監(jiān)測預(yù)測預(yù)報深埋隧洞TBM掘進過程中巖爆的發(fā)生是可行的。

關(guān)鍵詞：巖石力學；微震監(jiān)測；巖爆預(yù)測；深埋隧洞；TBM；能量指數(shù)；錦屏II級水電站

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2011, 30(2): 275-283

入選年份：2013

煤礦開采沖擊地壓啟動理論

潘俊鋒，寧宇，毛德兵，等

摘要：依據(jù)微震監(jiān)測結(jié)果，通過總結(jié)分析，指出沖擊地壓發(fā)生過程經(jīng)歷3個階段，將沖擊地壓重新分為集中靜

載荷型和集中動載荷型，建立2種類型的工程結(jié)構(gòu)模型，分析各自沖擊啟動的能量判據(jù)，引進“不確定性系統(tǒng)分析法”，提出統(tǒng)一的煤礦開采沖擊地壓啟動理論。結(jié)果表明，采動圍巖近場系統(tǒng)內(nèi)集中靜載荷的積聚是沖擊啟動的內(nèi)因；可能的沖擊啟動區(qū)為極限平衡區(qū)應(yīng)力峰值最大區(qū)；應(yīng)用沖擊啟動理論能夠揭示2類典型沖擊案例沖擊過程，并將沖擊地壓的時間序列與空間序列對應(yīng)起來，為沖擊地壓監(jiān)測與防治提供指導。

關(guān)鍵詞：采礦工程；沖擊啟動理論；能量判據(jù)；底板沖擊原理；集中靜載荷；內(nèi)因；時間序列；空間序列

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2012, 31(3): 586-596

入選年份：2013

考慮溫度和密度影響的非飽和黃土土-水特征曲線研究

王鐵行，盧靖，岳彩坤

摘要：取擾動黃土進行試驗研究，測試得到了不同密度和溫度黃土土樣的土-水特征曲線。試驗資料揭示出：密度變化引起基質(zhì)吸力的變化非常顯著。相對而言，溫度變化引起基質(zhì)吸力的變化不顯著。對于一定含水率的土樣，溫度變化引起的吸力變化值在高含水率時較小，可以忽略不計，而在低含水率時較大；溫差越大，吸力變化越大。進一步基于試驗資料的分析，得到了考慮密度和溫度影響的土-水特征曲線的表達式，并通過計算和測試結(jié)果的對比分析，驗證了表達式的合理性。

關(guān)鍵詞：黃土；溫度；基質(zhì)吸力；密度；含水率

來源出版物：巖土力學, 2008, 29(1): 1-5

入選年份：2013

膨脹土和黃土的細觀結(jié)構(gòu)及其演化規(guī)律研究

陳正漢，方祥位，朱元青，等

摘要：應(yīng)用 CT-三軸儀，系統(tǒng)地研究了河南南陽靳崗村和陶岔渠坡的膨脹土、寧夏揚黃扶貧工程11號泵站Q3黃土和陜西蒲城電廠Q2黃土在多種應(yīng)力路徑、濕干循環(huán)、浸水膨脹、浸水濕陷過程中的細觀結(jié)構(gòu)演化特性，取得了大量CT圖片和數(shù)據(jù)資料。研究結(jié)果表明：膨脹土和黃土的各種宏觀力學反應(yīng)與它們的細觀結(jié)構(gòu)變化及其CT數(shù)據(jù)是密切相關(guān)的；原狀膨脹土在加載和側(cè)向卸荷過程中以及重塑膨脹土在無載濕干循環(huán)過程中裂隙萌生擴展，結(jié)構(gòu)損傷；而具有初始裂隙的重塑膨脹土在加荷過程和三軸浸水過程中裂隙均趨于閉合，細觀結(jié)構(gòu)得到修復；原狀黃土在加載過程中細觀結(jié)構(gòu)的變化趨向與吸力和圍壓水平有關(guān)；在一定應(yīng)力狀態(tài)下浸水，原狀黃土中的空洞和裂隙逐漸減小以至消失，并可能形成新的均質(zhì)結(jié)構(gòu)；較高應(yīng)力單獨作用或低應(yīng)力下浸水都不能使大孔隙破壞。依據(jù)CT數(shù)據(jù)，定義了描述膨脹土和黃土細觀結(jié)構(gòu)的定量指標，提出了這兩種土在多種工況下的細觀結(jié)構(gòu)演化方程，建議了一種確定土的結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力的新方法。CT技術(shù)使土的細觀結(jié)構(gòu)研究達到了定量階段，建立土的結(jié)構(gòu)演化方程和結(jié)構(gòu)性本構(gòu)模型有了實在的試驗基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：膨脹土；黃土；細觀結(jié)構(gòu)；演化規(guī)律；CT-三軸儀；應(yīng)力路徑；加載；側(cè)向卸載；濕干循環(huán)；浸水

來源出版物：巖土力學, 2009, 30(1): 1-11

入選年份：2013

基于熵權(quán)的可拓理論在巖體質(zhì)量評價中的應(yīng)用

梁桂蘭，徐衛(wèi)亞，談小龍

摘要：壩基巖體質(zhì)量綜合評價是一個復雜的工程決策問題，常常表現(xiàn)為指標與指標之間的矛盾、定性信息與定量信息的共存，解決這類多屬性、不相容問題，應(yīng)采用定性與定量綜合集成的方法加以研究。而可拓學正是采用物元的概念將研究對象、評估指標與其值域結(jié)合為一體，研究事物可拓性及其開拓規(guī)律，解決矛盾問題的一門新學科。應(yīng)用可拓理論，基于多指標優(yōu)化融合的思想，通過物元變換建立了壩基巖體質(zhì)量評價的物元體系，計算評價指標對評價等級的關(guān)聯(lián)系數(shù)，引入熵權(quán)法確定物元指標體系的權(quán)重系數(shù)，建立了基于熵權(quán)的可拓學理論，并將此理論應(yīng)用于某工程壩基巖體質(zhì)量評價，取得了與工程地質(zhì)報告相一致的評價結(jié)果。

關(guān)鍵詞：熵權(quán)；可拓學；物元模型；關(guān)聯(lián)度；巖體質(zhì)量評價

來源出版物：巖土力學, 2010, 31(2): 535-540

入選年份：2013

20 MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機的研制

趙陽升，萬志軍，張淵，等

摘要：詳細介紹自行研制的20 MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗機，該試驗機主要由主機加載系統(tǒng)、高溫壓力室與溫控系統(tǒng)、輔機裝料系統(tǒng)以及測試系統(tǒng)4個部分組成。最大軸壓和側(cè)壓均為 10000 kN，試樣尺寸為φ200 mm×400 mm，試樣最高加熱穩(wěn)定溫度為600℃。介

紹試驗機研制的關(guān)鍵技術(shù)難點和解決方案，與普通用于地球物理研究的高溫高壓試驗機相比，具有如下顯著特點：1）試樣大，是普通的高溫高壓試驗機試樣體積的64倍，可以更好地反映巖體的特性；2）實現(xiàn)伺服控制加載，可以方便地研究巖體在各種溫度下的變形特性；3）具有研究滲透性、礦物熱解過程的變形特性等多種功能；4）具有在高溫下施工鉆孔并研究鉆孔巖石蠕變特性的功能；5）主要用于研究巖體的工程特性。采用該試驗機進行煤試樣在高溫高壓下的變形特性試驗，揭示煤體在高溫下的應(yīng)力-應(yīng)變特征，特別是高溫下塑性強化特性、在塑性階段無體積膨脹特性，發(fā)現(xiàn)其彈性模量隨溫度的增加呈指數(shù)衰減特性。該試驗機可用于探索深部采礦、煤炭地下直接液化與氣化、地熱開采、礦山安全、建筑安全等工程領(lǐng)域深刻的科學規(guī)律與自然現(xiàn)象，為能源與資源開發(fā)提供原創(chuàng)性的思路與研究方向。

關(guān)鍵詞：巖石力學；高溫高壓；三軸試驗機；伺服控制；研制

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2008, 27(1): 1-8

入選年份：2013

深部高應(yīng)力軟巖動壓巷道加固技術(shù)研究

方新秋，何杰，何加省

摘要：為解決深部軟巖高應(yīng)力動壓巷道維護的技術(shù)難題，針對孔莊礦-620軟巖大巷處高應(yīng)力區(qū)、受上方7335水采工作面、8331綜采工作面采動以及斷層影響的特征，分析其破壞狀況和因素，模擬研究了采動影響前后大巷變形規(guī)律，掌握大巷應(yīng)力狀態(tài)變化規(guī)律及影響區(qū)域，提出大巷加固思想，優(yōu)化加固方案，確定了合理加固參數(shù)。研究成果表明，采用錨網(wǎng)索噴+錨注聯(lián)合支護技術(shù)，利用新型專利注漿錨桿，對大巷周圍2 m范圍注漿，能夠有效控制大巷變形。進行井下工業(yè)性試驗，通過注漿前后圍巖力學性質(zhì)對比、實攝及礦壓觀測手段檢測，結(jié)果表明-620大巷變形破壞得到了有效的控制。

關(guān)鍵詞：高應(yīng)力；軟巖；動壓；錨注

來源出版物：巖土力學, 2009, 30(6): 1693-1698

入選年份：2013

非均勻煤巖滲流-應(yīng)力彈塑性耦合數(shù)學模型及數(shù)值模擬

張春會，于永江，趙全勝

摘要：利用 Weibull分布模擬煤巖彈性模量和強度的非均勻性，結(jié)合煤巖彈塑性變形理論和瓦斯?jié)B流理論建立了非均勻煤巖滲流-應(yīng)力彈塑性耦合數(shù)學模型，給出了該數(shù)學模型的有限元離散方程，開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)值計算程序Coupling Analysis。利用建立的模型模擬了遼寧某瓦斯抽放試井瓦斯抽放過程，結(jié)果表明，在瓦斯抽放過程中，有效應(yīng)力變化誘發(fā)煤巖局部進入塑性狀態(tài)，塑性區(qū)透氣系數(shù)增加了約4.9倍，而彈性受壓區(qū)的透氣系數(shù)最大減小至 22%，計算實例的瓦斯壓、煤巖有效應(yīng)力和煤巖變形都呈現(xiàn)非對稱性，但服從理論規(guī)律，表明采用 Weibull分布能很好地模擬煤巖力學參數(shù)的非均勻性。

關(guān)鍵詞：Weibull分布；非均質(zhì)煤巖；滲流-應(yīng)力彈塑性耦合數(shù)學模型；有限元方法

來源出版物：巖土力學, 2009, 30(9): 2837-2842

入選年份：2013

長江水源熱泵開式與閉式實驗對比分析

王勇，顧銘，肖益民，等

摘要：長江水資源豐富，可作為水源熱泵系統(tǒng)的低位冷熱源。針對長江水源特點進行了開式系統(tǒng)與閉式系統(tǒng)的對比實驗，獲得了兩者的機組性能系數(shù)、系統(tǒng)整體性能系數(shù)、閉式系統(tǒng)中換熱器內(nèi)水溫變化規(guī)律以及有效換熱管段等參數(shù)。分析了對比實驗數(shù)據(jù)，得出本實驗中開式、閉式系統(tǒng)熱泵機組性能系數(shù)分別為3.08和3.77，整體性能系數(shù)分別為2.38和2.80。最后對開式和閉式長江水源熱泵的應(yīng)用作了對比分析，指出了應(yīng)用長江水作低位冷熱源必須注意的問題。

關(guān)鍵詞：長江；水源熱泵；開式系統(tǒng)；閉式系統(tǒng)；能效

來源出版物：土木建筑與環(huán)境工程, 2009, 31(2): 126-130

入選年份：2013

凍土的力學性質(zhì)及研究現(xiàn)狀

齊吉琳，馬巍

摘要：中國具有廣大的季節(jié)凍土和多年凍土區(qū)，在凍土地區(qū)進行工程建設(shè)，就必須深入研究凍土的力學特性，以確保凍土地基上工程建筑物的穩(wěn)定性。該文首先，簡要介紹了我國凍土的分布狀況和凍土區(qū)別于融土的基本特性，廣義的凍土力學可分為凍融作用和已凍土力學性質(zhì)兩方面，凍脹、融沉和凍融循環(huán)引起的土力學性質(zhì)的變化屬于凍融作用的范疇。對于凍脹的研究較為深入，人們先后提出了多個理論來解釋凍脹產(chǎn)生的機制，

有的應(yīng)用于計算分析中。對融沉的研究盡管具有較長的歷史，但是多數(shù)停留在經(jīng)驗方法上，融化固結(jié)理論目前還有較大的局限性，因此提出一方面可以用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法提高經(jīng)驗方法的精度和適用范圍，另一方面應(yīng)當發(fā)展融化固結(jié)大變形理論；凍融循環(huán)可以改變土的力學性質(zhì)，介紹了作者的最近研究進展。針對已凍土的力學特性，從3方面進行了分析。凍土的強度主要沿用融土的強度理論，很難反映高應(yīng)力下的壓融現(xiàn)象；凍土動力學特性主要針對溫度對動力學參數(shù)的影響，近年來凍土層對場地動力響應(yīng)的影響越來越受到重視；凍土的本構(gòu)關(guān)系多集中在蠕變研究，以經(jīng)驗公式法為主。最后，分析了多年凍土地區(qū)工程變形所涉及的物理力學過程。

關(guān)鍵詞：凍土；力學性質(zhì)；凍融作用；研究現(xiàn)狀

來源出版物：巖土力學, 2010, 31(1): 133-143

入選年份：2013

巖溶地區(qū)隧道裂隙水突出力學機制研究

李利平，李術(shù)才，張慶松

摘要：巖溶地下水是誘發(fā)隧道發(fā)生突（涌）水地質(zhì)災(zāi)害的主導因素之一，巖溶裂隙水對隧道圍巖的危害越來越成為巖溶地區(qū)隧道建設(shè)中的熱點研究問題之一。基于目前巖溶裂隙水突出機制研究現(xiàn)狀，運用巖溶地質(zhì)學、工程水力學和斷裂力學相關(guān)理論分析巖溶地區(qū)隧道水巖相互作用機制，探討了水巖相互作用對巖溶地區(qū)隧道施工發(fā)生突（涌）水的影響，揭示巖溶地區(qū)隧道裂隙水突出前后過程的力學機制。研究表明：巖溶隧道裂隙水突出是裂隙巖體在巖溶水及水壓的持續(xù)作用下受施工外力干擾發(fā)生劈裂的結(jié)果，巖溶水和水壓在裂隙巖體突水破壞過程中的力學作用主要體現(xiàn)在4個方面，即突水蓄勢期巖溶水對裂隙巖體的軟化溶蝕作用、水壓對裂隙巖體的劈裂作用，突水失穩(wěn)期水流的沖刷擴徑作用、水壓對突水量的動力控制作用?；谏鲜龇治觯詳嗔蚜W、彈塑性力學理論為基礎(chǔ)，提出巖溶隧道巖溶裂隙水突出的最小巖石防突厚度概念，推導了其半解析解表達式，并為工程實例所驗證，其結(jié)果可為高風險巖溶地區(qū)隧道突水理論與防治措施提供參考。

關(guān)鍵詞：巖溶隧道；裂隙水突出；力學機制；最小巖石防突厚度；半解析解

來源出版物：巖土力學, 2010, 31(2): 523-528

入選年份：2013

煤礦巷道錨桿支護應(yīng)用實例分析

康紅普，王金華，林健

摘要：在分析錨桿支護作用機制的基礎(chǔ)上，提出高預(yù)應(yīng)力、強力支護理論，強調(diào)錨桿預(yù)應(yīng)力及其擴散的決定性作用；指出對于復雜困難巷道，應(yīng)盡量實現(xiàn)一次支護就能有效控制圍巖變形與破壞；介紹煤礦開發(fā)出的錨桿支護成套技術(shù)，包括巷道圍巖地質(zhì)力學測試技術(shù)、動態(tài)信息錨桿支護設(shè)計方法、高強度錨桿與錨索支護材料、支護工程質(zhì)量檢測與礦壓監(jiān)測技術(shù)，以及錨固與注漿聯(lián)合加固技術(shù)；在分析煤礦巷道類型與特點的基礎(chǔ)上，介紹高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿支護理論與技術(shù)的典型應(yīng)用實例，包括千米深井巷道、軟巖巷道、強烈動壓影響巷道、大斷面開切眼、深部沿空掘巷與留巷、采空區(qū)內(nèi)留巷及松軟破碎硐室加固?；谶@些復雜困難巷道的特點與地質(zhì)力學測試結(jié)果，進行巷道支護設(shè)計，通過礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與信息反饋，評價支護設(shè)計的合理性與圍巖穩(wěn)定性。實踐表明，采用高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿支護系統(tǒng)，必要時配合注漿加固，能夠有效控制巷道圍巖的強烈變形，并取得良好的支護效果。

關(guān)鍵詞：采礦工程；煤礦巷道；錨桿支護；高預(yù)應(yīng)力；成套技術(shù)；實例分析

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(4): 649-664

入選年份：2013

深部開挖洞室圍巖分層斷裂破壞機制模型試驗研究

顧金才，顧雷雨，陳安敏，等

摘要：根據(jù)對深部巖體的地應(yīng)力特征分析和對洞室圍巖受力變形特點的分析，提出深部開挖洞室圍巖分層斷裂破壞機制：由于深部開挖工程中巖體地應(yīng)力數(shù)值較大，且最大地應(yīng)力方向可能與洞室軸線平行，從而使洞室圍巖在較大的軸向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生較大的朝洞內(nèi)的膨脹變形，并在圍巖內(nèi)產(chǎn)生較大的徑向拉應(yīng)變。該拉應(yīng)變的分布特征是在洞壁處較小，在介質(zhì)內(nèi)較大，當洞壁介質(zhì)內(nèi)的拉應(yīng)變值達到其極限值時，那里的圍巖便發(fā)生斷裂，這種斷裂可以產(chǎn)生一層或多層，決定于軸向壓應(yīng)力數(shù)值的大小。上述認識采用洞室模型試驗結(jié)果作了驗證。研究結(jié)果不僅對民用深部開挖工程具有重大指導意義，對國防工程中的某些方面，如導彈發(fā)射井等也有重要啟示作用。

關(guān)鍵詞：巖石力學；深部巖體工程；圍巖分層斷裂機制；

模型試驗

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2008, 27(3): 433-438

入選年份：2013

煤層底板導水裂隙演化規(guī)律的電法探測研究

劉樹才，劉鑫明，姜志海，等

摘要：通過試驗測定不同巖樣在充水條件下應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)屉娮杪实淖兓?，給出在采動過程中煤層底板巖層產(chǎn)生導水裂隙時的導電性變化規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)建立底板采動導水裂隙帶動態(tài)演化地電模型。利用三維電法正演軟件對此地電模型進行正演數(shù)值模擬，得出煤層底板導水裂隙演化過程中的視電阻率響應(yīng)特征，為礦井電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計和資料處理解釋提供理論依據(jù)。依據(jù)全空間高精度三維電法測量的思想，提出煤礦底板導水裂隙帶動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則和技術(shù)要求，為現(xiàn)場實際工作條件下煤礦底板破壞裂隙帶動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)，并成功用于安徽一礦底板破壞導水裂隙帶演化規(guī)律的探測。實測結(jié)果表明，采用三維電阻率法探測（監(jiān)測）底板導水裂隙帶演化過程效果明顯，能顯示出底板在回采過程中變化破壞情況，有利于煤礦底板突水預(yù)測和突水防治措施的制訂。

關(guān)鍵詞：采礦工程；底板破壞；礦井電法；動態(tài)探測技術(shù)

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(2): 348-356

入選年份：2014

兩種含瓦斯煤樣變形特性與抗壓強度的實驗分析

尹光志，王登科，張東明，等

摘要：介紹型煤煤樣和原煤煤樣的制作過程，設(shè)計含瓦斯煤樣的三軸實驗方法和步驟。利用自行研制的三軸蠕變瓦斯?jié)B流裝置和材料實驗機組成含瓦斯煤樣三軸壓縮實驗裝置，對型煤煤樣和原煤煤樣進行含瓦斯三軸實驗，獲得大量不同圍壓和不同瓦斯壓力條件下的實驗數(shù)據(jù)；根據(jù)實驗結(jié)果系統(tǒng)地研究含瓦斯煤樣兩種煤樣在三軸應(yīng)力條件下的變形特性和抗壓強度。研究結(jié)果表明，圍壓和瓦斯壓力對含瓦斯煤樣的變形特性和抗壓強度都有一定程度的影響；型煤煤樣和原煤煤樣的變形特性和抗壓強度具有規(guī)律上的共性，但是其力學參數(shù)存在顯著差異；彈性模量和泊松比在含瓦斯煤樣的變形過程中不是定值，而是動態(tài)變化的，且2種煤樣的彈性模量差別很大，泊松比也不相等；相同載荷條件下型煤煤樣的變形比原煤煤樣的要大得多，其形狀改變也比原煤煤樣的大。研究結(jié)果對進一步認識含瓦斯煤樣的力學性質(zhì)具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：采礦工程；含瓦斯煤樣；三軸實驗；變形特性；抗壓強度；瓦斯壓力

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(2): 410-417入選年份：2014

淺埋大斷面軟巖隧道施工影響下建筑物安全性控制的試驗研究

張頂立，李鵬飛，侯艷娟，等

摘要：廈門機場路一期工程在大跨、淺埋及復雜地質(zhì)等工程條件下穿越地表密集的建筑物群，受隧道施工影響的建筑物多達 90余棟。在隧道施工過程中，既要保證新建隧道結(jié)構(gòu)的安全，同時還要保證地表既有結(jié)構(gòu)的安全，而后者顯得更加重要。隧道施工面臨著全風化花崗巖遇水軟化、隧道結(jié)構(gòu)整體沉降、地層大變形、建筑物差異沉降及裂縫控制等諸多難題。在對該工程特點和控制方案系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，為保證控制方案的可靠性，對擬拆遷的104#和105#樓房進行試驗研究，通過施工過程的注漿抬升和變形監(jiān)測結(jié)果，論述地層沉降、建筑物沉降及裂縫產(chǎn)生、發(fā)展隨隧道開挖的變化規(guī)律，并提出優(yōu)化洞內(nèi)施工與地面注漿抬升建筑物相結(jié)合方案，控制圍巖大變形和有效保護建筑物的工程措施。試驗數(shù)據(jù)表明，將核心控制指標—建筑物差異沉降量控制在20 mm以內(nèi)可保證建筑物的安全；地表注漿與洞內(nèi)注漿相結(jié)合可實現(xiàn)對建筑物的抬升，并有效地減小建筑物的差異沉降并控制裂縫的發(fā)展。研究結(jié)果為機場路隧道后續(xù)穿越重點建筑物的施工提供了技術(shù)支撐和安全保障，也為今后類似工程的設(shè)計、施工和研究提供了有益的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程；淺埋大跨隧道；變形機制；建筑物沉降；差異沉降；工程控制

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(1): 95-102

入選年份：2014

高地震烈度區(qū)巖體地下洞室動力響應(yīng)分析

王如賓，徐衛(wèi)亞，石崇，等

摘要：考慮地震荷載特征及地下洞室的特點，利用動力時程分析法，對金沙江兩家人水電站地下廠房洞室進行地震動力響應(yīng)分析。研究自然地震波作用下，有無襯砌

工況下的廠房洞室相對位移、點安全系數(shù)變化趨勢，分析地震波穿越地下洞室時位移變化規(guī)律及廠房洞室襯砌抗震效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：地震波傳播除了受介質(zhì)、結(jié)構(gòu)面分布的影響外，還受巖體洞室面的影響，洞室自由面附近巖體的振動強度被放大；地下洞室斷面質(zhì)點最大相對位移、點安全系數(shù)波動規(guī)律與地震波譜相似；地下洞室壁及F4斷層未出現(xiàn)較大永久性位移，處于彈性可恢復范圍；施加襯砌后洞室的振動強度降低，洞室圍巖剛度增大，其所承受的地震荷載亦隨之增大，而位移減小，支護后洞室最大相對位移及永久性位移比無支護工況下分別平均下降 10.88%和 29.20%，洞室襯砌抗震效果良好。研究結(jié)果可為類似工程問題提供參考。

關(guān)鍵詞：巖石力學；地下洞室；高地震烈度區(qū)；動力時程分析法；地震荷載；支護效果

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(3): 568-575

入選年份：2014

隧道超前地質(zhì)預(yù)報綜合分析方法

李天斌，孟陸波，朱勁，等

摘要：通過隧道介質(zhì)物性差異特點分析和常見物探超前預(yù)報方法適宜性對比評價，提出“以地質(zhì)分析為核心，綜合物探與地質(zhì)分析相結(jié)合，洞內(nèi)外結(jié)合，長短預(yù)測結(jié)合以及物性參數(shù)互補”的綜合預(yù)報原則，并建立較為完善的隧道超前地質(zhì)綜合預(yù)報方法體系和組織機構(gòu)。針對隧道中斷層、破碎巖體、富水情況、有無溶洞、軟弱巖體5種常見不良地質(zhì)情況，提出合理的預(yù)報工作流程，并提取相關(guān)地質(zhì)參數(shù)和物探成果參數(shù)，建立綜合分級評價體系。最后，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，實現(xiàn)隧道常見不良地質(zhì)情況的綜合預(yù)報，銅鑼山巖溶隧道應(yīng)用情況表明，綜合預(yù)報結(jié)果準確率達80%。

關(guān)鍵詞：隧道工程；超前地質(zhì)預(yù)報；模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；綜合分析

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2009, 28(12): 2429-2436

入選年份：2014

縱橫波時差耦合作用的斜坡崩滑效應(yīng)離散元分析——以北川唐家山滑坡為例

崔芳鵬，胡瑞林，殷躍平，等

摘要：運用離散元數(shù)值模擬技術(shù)，對北川唐家山斜坡體在具地域性和空間非均質(zhì)性的地震縱橫波時差耦合作用（同時考慮水平和豎向地震力作用）下產(chǎn)生崩滑破壞的動力全過程進行研究，確定該斜坡體在強震動力作用下產(chǎn)生崩滑破壞的形成機制及主控因素。研究表明：1）該斜坡體的初期崩滑破壞是受到地震縱波產(chǎn)生的水平與豎向拉裂耦合作用所致，并以豎向拉裂作用占優(yōu)，而后期的拋射及運動過程則是受到地震縱橫波的耦合作用所致；2）地震縱波產(chǎn)生的水平與豎向拉裂耦合作用是觸發(fā)斜坡體產(chǎn)生初期崩滑破壞的主控因素，而斜坡所處地形（如高程差、溝谷延伸方向）則是促使破壞后的斜坡體形成后續(xù)碰撞解體及碎屑流等運動過程的控制誘發(fā)因素；3）該斜坡體動力響應(yīng)特征值的放大效應(yīng)表明，其放大系數(shù)值從大到小依次是：豎向加速度＞水平加速度＞豎向速度＞水平速度，該結(jié)果與斜坡體發(fā)生先期崩滑破壞的形成機制及主控因素相符合，即地震縱波產(chǎn)生的豎向加速度起到了優(yōu)勢破壞作用。以上結(jié)論對研究動力耦合條件下的斜坡崩滑效應(yīng)具有較高的理論和現(xiàn)實價值。

關(guān)鍵詞：邊坡工程；縱橫波；時差耦合作用；斜坡崩滑效應(yīng)；離散元數(shù)值模擬；形成機制；主控因素

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(2): 319-327

入選年份：2014

汶川地震誘發(fā)滑坡與地震動峰值加速度對應(yīng)關(guān)系研究

王秀英，聶高眾，王登偉

摘要：利用汶川地震獲得的地震動記錄及峰值加速度數(shù)據(jù)和收集整理的近 3000個崩滑點數(shù)據(jù)，對汶川地震誘發(fā)滑坡與地震動峰值加速度之間的對應(yīng)關(guān)系進行研究，得到如下認識：1）地震動峰值加速度與地震誘發(fā)崩滑之間存在非常明顯的正相關(guān)性，隨峰值加速度增加，地震滑坡災(zāi)害也逐漸嚴重。2）在龍門山震區(qū)存在0.2 g的峰值加速度分界線，大于此值時，地震滑坡災(zāi)害比較嚴重。3）整個區(qū)域峰值加速度的下限為0.05～0.07 g，小于此值時，誘發(fā)滑坡的可能性很小。4）不同地質(zhì)區(qū)域?qū)?yīng)斜坡臨界加速度有所不同，一般在0.05～0.15 g之間變化，平均為0.1 g，說明震區(qū)斜坡承受地震的水平較差；峰值加速度超過局部場地斜坡臨界加速度后，誘發(fā)滑坡的可能性增加。得到的峰值加速度研究結(jié)果與其他研究結(jié)果較為一致，表明利用地震動參數(shù)研究地震滑坡具有很好的一致性。依據(jù)峰值加速度與地震滑坡的對應(yīng)關(guān)系，可以對震后滑坡災(zāi)害作快速評

估，也可以將其應(yīng)用到地震滑坡災(zāi)害預(yù)測/區(qū)劃工作中，與地震動峰值加速度區(qū)劃形成很好的銜接。

關(guān)鍵詞：邊坡工程；汶川地震；地震滑坡；峰值加速度；觸發(fā)下限；臨界加速度

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(1): 82-89

入選年份：2014

斜傾厚層山體滑坡視向滑動機制研究——以重慶武隆雞尾山滑坡為例

殷躍平

摘要：以武隆雞尾山滑坡為例，通過地質(zhì)條件、采礦擾動等分析，運用FLAC3D模擬，研究在重力、巖溶、底部采礦活動等因素下山體的變形破壞特征，認為斜傾厚層山體滑坡視向滑動應(yīng)具備 5個條件：1）層狀塊裂結(jié)構(gòu)，滑坡體被多組不連續(xù)面切割，呈積木塊體，離散性好；2）山體傾向阻擋，受下部穩(wěn)定山體阻擋，迫使滑坡體沿真傾角方向順層滑動偏轉(zhuǎn)為視傾角方向滑動；3）臨空視向剪出，滑坡體視傾角方向斜坡被河流、溝谷深切，為滑坡體提供了轉(zhuǎn)向滑動的臨空面；4）驅(qū)動塊體下滑，山體后部的積木塊體沿軟弱層面長期蠕動，抗剪強度由峰值逐漸趨向殘余值，下滑力逐漸增加；5）關(guān)鍵塊體阻滑，下滑驅(qū)動塊體沿視傾角方向滑動前緣存在一相對穩(wěn)定的塊體，隨下滑推力增大和內(nèi)部強度降低，沿損傷帶瞬時脆性剪斷，形成整體滑動，因此，對這類斜傾層狀結(jié)構(gòu)的山體地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測和防治必須以前緣阻滑的關(guān)鍵塊體為重點。在此類斜傾厚層山體中，礦層大都位于滑帶100 m之下，因此，采礦活動主要通過應(yīng)力環(huán)境的調(diào)整和層狀塊裂巖體的差異沉降2種方式對滑坡構(gòu)成擾動。

關(guān)鍵詞：邊坡工程；斜傾山體；視向滑動；關(guān)鍵塊體；層狀滑坡；碎屑流

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2010, 29(2): 217-226

入選年份：2014

不同卸圍壓速度對含瓦斯煤巖力學和瓦斯?jié)B流特性影響試驗研究

尹光志，蔣長寶，王維忠，等

摘要：利用自行研制的“含瓦斯煤熱流固耦合三軸伺服滲流試驗裝置”，進行不同初始圍壓和不同瓦斯壓力組合條件下，不同卸圍壓速度對含瓦斯煤巖力學和瓦斯?jié)B流特性影響試驗研究。研究結(jié)果表明：從力學的角度來看，卸圍壓開始后煤巖會經(jīng)歷一個應(yīng)力平臺階段，然后發(fā)生失穩(wěn)破壞。卸圍壓速度越大，煤巖維持在應(yīng)力平臺階段的時間越短，煤巖越容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。卸圍壓開始后煤巖應(yīng)力平臺階段的時間與卸圍壓速度呈冪函數(shù)關(guān)系。從瓦斯?jié)B流的角度來看，煤巖的滲透率的變化與煤巖的變形損傷密切相關(guān)，煤巖體積應(yīng)變的變化趨勢能很好地體現(xiàn)煤巖滲透率的變化趨勢。卸圍壓開始后煤巖滲透率的變化經(jīng)歷4個階段，且滲透率一直在增大。卸圍壓速度越大，煤巖的滲透率增大的越快。卸圍壓開始后煤巖在應(yīng)力平臺階段的滲透率與卸圍壓時間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：采礦工程；卸圍壓速度；滲透率；瓦斯；應(yīng)變

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2011, 30(1): 68-77

入選年份：2014

煤巖體破裂過程中聲發(fā)射行為及時空演化機制

左建平，裴建良，劉建鋒，等

摘要：利用MTS 815試驗機和聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)對單體巖石、單體煤和煤巖組合體進行單軸試驗下的聲發(fā)射測試，找出三者之間破壞機制的差異，從而為現(xiàn)場微震監(jiān)測提供指導。試驗結(jié)果表明，隨著荷載的增加，單體巖石、單體煤及煤巖組合體的累積聲發(fā)射數(shù)都增加，并且煤及煤巖組合體單位體積的聲發(fā)射數(shù)要比巖石的聲發(fā)射數(shù)高1個數(shù)量級，這主要是煤的強度較低且內(nèi)部結(jié)構(gòu)松軟破碎所致。通過區(qū)分不同時段的聲發(fā)射特征，得出三者破壞存在本質(zhì)差異：隨著荷載的增加，巖石的時段聲發(fā)射數(shù)逐漸增多，煤的時段聲發(fā)射數(shù)逐漸減少，而煤巖組合體的時段聲發(fā)射先逐漸增加后逐漸減少。巖石的抗拉強度最高，煤的最低，而煤巖組合體的位于單體巖石和煤之間。對于煤巖組合體，巖石內(nèi)部的聲發(fā)射數(shù)約占聲發(fā)射總數(shù)的10%～30%，煤體占70%～90%：并且聲發(fā)射的空間分布主要受煤體結(jié)構(gòu)及原生裂隙的影響。

關(guān)鍵詞：巖石力學；煤巖組合體；聲發(fā)射；破壞機制；三維空間定位

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2011, 30(8): 1564-1570

入選年份：2014

水土壓力分算與合算的統(tǒng)一算法

王洪新

摘要：以土中孔隙水特征為基礎(chǔ)，假定土體中的黏性土顆粒吸附的結(jié)合水會抵消一部分土中孔隙，最終把土的

孔隙比、界限含水量、顆粒分析等物理參數(shù)引入土水壓力計算，提出一個可以采用土層物理指標計算的水壓力比率ξ，給出通過土體滲透系數(shù)試驗測定ξ值的方法，通過該參數(shù)可以把有效應(yīng)力強度指標與總應(yīng)力強度指標統(tǒng)一在一個強度公式中。同時，給出一個可以統(tǒng)一水土分算和合算的算法，實現(xiàn)水土壓力分算和合算結(jié)果之間的過渡，為解決水土壓力分算和合算結(jié)果的跳躍提供一個新思路。根據(jù)理論分析，滲透系數(shù)-孔隙比實測曲線應(yīng)該沿e軸正向平移，土體中黏粒成分含量越高，平移量越大，相關(guān)文獻的試驗數(shù)據(jù)可證實這點；含有黏粒成分的砂性土采用水土分算偏于保守，而孔隙比較大的黏性土采用水土合算偏于不安全；圍護結(jié)構(gòu)上的水土壓力計算不但與土體分類有關(guān)，還與孔隙比直接相關(guān)。

關(guān)鍵詞：土力學；水土壓力；有效應(yīng)力原理；孔隙水壓力；滲透系數(shù)；界限孔隙比

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2011, 30(5): 1057-1064

入選年份：2014

隧道爆破近區(qū)爆破振動測試研究

傅洪賢，趙勇，謝晉水，等

摘要：隧道掌子面附近圍巖的穩(wěn)定性對施工人員和隧道自身的安全至關(guān)重要，實踐證明，由隧道爆破遠區(qū)振動數(shù)據(jù)得出的圍巖振動規(guī)律不適用于爆破近區(qū)。因此，測試隧道爆破近區(qū)圍巖的振動、研究隧道掌子面附近圍巖的振動規(guī)律是隧道鉆爆施工安全的重要保證。以貴陽—廣州鐵路棋盤山隧道為工程背景，在隧道掌子面后方隧道拱項5 m范圍的圍巖內(nèi)安裝定制的速度傳感器，測試隧道拱頂部位圍巖的爆破振動速度；利用隧道中導洞的開挖，在中導洞掌子面正上方和側(cè)面2 m范圍的圍巖內(nèi)安裝定制的速度傳感器，測試掌子面正上方和側(cè)面圍巖的爆破振動速度；研究隧道掌子面后方隧道拱頂、掌子面正上方和側(cè)面圍巖的爆破振動規(guī)律。研究成果對隧道鉆爆施工具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：隧道工程；爆破測試；振動規(guī)律；爆破近區(qū)

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2011, 30(2): 335-340

入選年份：2014

水土壓力統(tǒng)一計算理論的證明及水土共同作用下的壓力計算

王洪新

摘要：為解決水土壓力合算和分算的爭議，從理論上證明水土合算在某些情況下的合理性，有必要建立能夠把水土分算與合算統(tǒng)一在一個理論框架下的統(tǒng)一算法。采用理想模型試驗建立一個水土壓力統(tǒng)一計算理論，同時，證明了統(tǒng)一計算理論的科學性。以理想模型試驗為基礎(chǔ)，提出一個新的可以應(yīng)用于水土壓力分算與合算統(tǒng)一算法的強度理論。算例分析表明，新的統(tǒng)一算法計算結(jié)果與相關(guān)算法略有差異。該算法既可以在砂土時水土分算，也可以在黏土時水土合算；并且，可以實現(xiàn)黏質(zhì)粉土和粉質(zhì)黏土等半透水土層的水土壓力計算，為地下構(gòu)筑物所承受的荷載計算提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：土力學；土壓力；理想模型試驗；水土壓力分算；水土壓力合算；抗剪強度

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2012, 31(2): 392-398

入選年份：2014

粗晶大理巖單軸壓縮力學特性的靜態(tài)加載速率效應(yīng)及能量機制試驗研究

黃達，黃潤秋，張永興

摘要：加載速率對巖石力學性質(zhì)具有重要影響，影響的程度與巖石本身的微結(jié)構(gòu)和加、卸載應(yīng)力路徑及狀態(tài)等密切相關(guān)。基于靜態(tài)加載速率范圍內(nèi)的9個不同等級應(yīng)變率下粗晶大理巖單軸壓縮試驗，研究加載應(yīng)變率對巖石的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、破壞形態(tài)、強度、彈性模量及變形模量與應(yīng)變能耗散及釋放的影響規(guī)律，探討巖石損傷演化的能量機制。根據(jù)總體積應(yīng)變及裂紋體積應(yīng)變與起裂及擴容應(yīng)力的相關(guān)性，確定各應(yīng)變率下巖石起裂及臨界擴容應(yīng)力。加載應(yīng)變率大約以1×10-3s-1為分界點，小于該值時應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰值點附近仍存在一定的塑性屈服或流動段，超過該值后表現(xiàn)為“折線”型。隨著加載應(yīng)變率的增加，巖樣破裂模式由張剪型逐漸過渡到張性劈裂甚至劈裂彈射。一般而言，起裂及臨界擴容應(yīng)力和峰值應(yīng)力均隨加載速率增大而增大，且起裂及臨界擴容應(yīng)力越接近峰值強度，但當應(yīng)變率為1×10-4～1×10-3s-1時，上述值均出現(xiàn)一個相對低值區(qū)間，這與粗晶大理巖的微結(jié)構(gòu)特征相關(guān)。起裂應(yīng)力、臨界擴容應(yīng)力、彈性模量及變形模量均與峰值強度線性相關(guān)。單軸壓縮下峰前能量耗散量越多，強度越高，峰后可釋放彈性應(yīng)變能和釋放速率越大，巖石的張性貫通破裂特性愈強，破裂塊數(shù)越多。能量耗散使巖石損傷而強度喪失，而能量釋放使巖石宏觀破裂面貫通而整體破壞。

關(guān)鍵詞：巖石力學；單軸壓縮；加載應(yīng)變率；損傷演化；

能量釋放與耗散

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2012, 31(2): 245-255

入選年份：2014

強震區(qū)軟巖隧道大變形破壞特征及其成因機制分析

汪波，李天斌，何川，等

摘要：對在建的穿越5·12強震區(qū)發(fā)震斷裂帶上廣甘高速公路杜家山軟巖隧道中多次出現(xiàn)的大變形及塌方等地質(zhì)災(zāi)害特征、影響因素及其成因機制的分析表明：強震區(qū)軟巖隧道變形破壞多以坍塌為主，且多數(shù)發(fā)生于掌子面附近；圍巖自穩(wěn)能力差及地下水對巖體的軟化作用是隧道發(fā)生變形破壞的主要誘因，但5·12強震及后期余震作用形成的大量深部震裂損傷巖體也是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的重要因素之一，復雜的區(qū)域環(huán)境造成設(shè)計、施工中類似經(jīng)驗不足也是引發(fā)上述現(xiàn)象不可忽視的重要環(huán)節(jié)。研究表明，對于強震區(qū)軟巖隧道應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整圍巖的預(yù)留變形量及安全控制基準，加強原有的支護參數(shù)，施工中重視各環(huán)節(jié)的工藝銜接，采用以三臺階+預(yù)留核心土的微臺階法可有效控制上述災(zāi)害的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：隧道工程；強震區(qū)；軟巖隧道；大變形；塌方；成因機制

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2012, 31(5): 928-936

入選年份：2014

高溫后大理巖的沖擊力學特性試驗研究

劉石，許金余，支樂鵬，等

摘要：利用分離式霍普金森壓桿設(shè)備對經(jīng)歷不同高溫冷卻后大理巖的沖擊力學特性進行試驗研究，得到不同高溫作用后大理巖沖擊壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析高溫后大理巖縱波波速的變化及在沖擊荷載作用下的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量隨溫度的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，高溫后大理巖的縱波波速隨著溫度的升高近似線性下降；在 800℃之前，同一沖擊加載速率作用下大理巖的峰值應(yīng)力隨著溫度的提高變化并不明顯，在 800℃之后，峰值應(yīng)力迅速減??；在 600℃之前，同一沖擊加載速率作用下大理巖的峰值應(yīng)變隨著溫度的提高無明顯變化，但在 600℃之后，峰值應(yīng)變隨著溫度的提高近似線性增加；總體上，彈性模量隨著溫度的升高呈現(xiàn)降低的趨勢，且經(jīng)歷的溫度越高，彈性模量下降的幅度越大。結(jié)合高溫后巖石內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)特征的變化，對大理巖沖擊力學特性隨溫度的變化進行分析。

關(guān)鍵詞：巖石力學；高溫；大理巖；縱波波速；沖擊力學特性

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2013, 32(2): 273-280

入選年份：2014

新疆中生代復合型軟巖大變形控制技術(shù)及其應(yīng)用

何滿潮，袁越，王曉雷，等

摘要：針對新疆沙吉海礦區(qū)中生代復合型軟巖產(chǎn)生的頂板離層冒落、側(cè)墻鼓出、底板鼓起等非線性大變形破壞現(xiàn)象，綜合應(yīng)用現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查、理論分析、數(shù)值計算、物化分析、軟巖水理作用測試、現(xiàn)場測試等手段和方法，深入分析本區(qū)中生代復合型軟巖巷道圍巖的分子膨脹+巖體結(jié)構(gòu)面錯動+開挖擾動的復合破壞機制，提出以恒阻大變形錨網(wǎng)索耦合支護為核心的主動支護技術(shù)體系。通過恒阻裝置充分釋放圍巖膨脹能和塑性能，減小支護荷載及高應(yīng)力集中，同時借助高阻性能抑制過大有害變形，合理控制圍巖塑性圈；然后通過錨網(wǎng)索二次耦合支護消除圍巖塑性大變形、層間軟弱結(jié)構(gòu)面的錯動引起的圍巖-支護之間的變形不協(xié)調(diào)，并采用注漿錨管控制底鼓大變形，最終形成圍巖-支護結(jié)構(gòu)協(xié)同承載體系?；诜蔷€性大變形力學設(shè)計方法及數(shù)值分析，進行施工過程設(shè)計及參數(shù)設(shè)計。工程實踐表明，該技術(shù)得到成功應(yīng)用，保證了巷道的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：巖石力學；中生代復合型軟巖；大變形破壞；恒阻大變形支護；耦合支護；底角錨桿；協(xié)同承載

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2013, 32(3): 433-441

入選年份：2013

低溫凍融條件下巖體溫度-滲流-應(yīng)力-損傷（THMD）耦合模型研究及其在寒區(qū)隧道中的應(yīng)用

譚賢君，陳衛(wèi)忠，伍國軍，等

摘要：寒區(qū)隧道的圍巖凍脹問題涉及到巖體溫度場、滲流場、應(yīng)力場以及凍融損傷相互作用的多場耦合問題。在THDM耦合機制分析基礎(chǔ)上，基于連續(xù)介質(zhì)力學、熱力學、滲流力學、損傷力學以及分凝勢理論，建立低溫凍融條件下巖體THMD耦合模型。該模型不僅考慮體積應(yīng)變對巖體溫度場和滲流場的影響，溫度梯度和滲透壓力對巖體應(yīng)力場的影響，還根據(jù)寒區(qū)工程實際，考慮凍

脹壓力和凍融循環(huán)對巖體劣化損傷的影響。數(shù)值仿真某寒區(qū)管道工程的凍脹過程，與現(xiàn)場的實測結(jié)果對比表明：該模型能很好地反映巖土體由于負溫所產(chǎn)生的凍脹現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，分析極端氣候條件下嘎隆拉隧道圍巖凍脹力的變化規(guī)律，并對隧道在經(jīng)歷不同凍融循環(huán)次數(shù)后的變形和受力特征進行探討。研究結(jié)果表明：極端氣候條件下嘎隆拉隧道圍巖的最大凍脹力達到1.6 MPa，凍融循環(huán)對隧道襯砌受力影響較大。

關(guān)鍵詞：隧道工程；寒區(qū)隧道；凍融循環(huán)；溫度-滲流-應(yīng)力-損傷（THMD）耦合模型；凍脹

來源出版物：巖石力學與工程學報, 2013, 32(2): 239-250

入選年份：2013