深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析     

高强  张强勇  张绪涛  向文 《岩土力学》2018,39(9):3181-3194

随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的运动方程、平衡方程和边界条件,提出相应的破坏判据,采用Runge-Kutta方法和Matlab数值软件求得不同卸载时刻围岩附加位移场、应力场和开挖后围岩总位移场、应力场,得到深部洞室围岩分区破裂的动态形成过程和发展规律。由理论计算值与地质力学模型试验实测值对比分析得知,围岩的径向位移、径向应力和切向应力出现波峰和波谷交替振荡的变化规律,理论计算得到的破裂区和非破裂区的宽度和数量与试验实测值有很好的一致性,证实了该模型分析分区破裂现象的适用性,对以后深部地下工程围岩变形破坏和支护设计提供理论支持。  相似文献   

含水状态下软岩蠕变试验及损伤模型研究     

杨秀荣  姜谙男  江宗斌 《岩土力学》2018,39(Z1):167-174

为考虑时效劣化和含水弱化对岩石蠕变参数的劣化效应,提出了蠕变损伤模型,即对西原模型进行参数修正与完善,开展了不同含水状态的软岩三轴蠕变试验。首先,对不同含水率的岩石蠕变规律进行了对比分析,初步揭示了含水状态对岩石蠕变过程影响规律的机理。其次,为了能够较好地描述岩石蠕变过程,引入时效劣化效应和含水弱化效应,并通过试验数据拟合了损伤变量和蠕变参数。最后,将模型的计算值与试验值进行对比分析。结果表明,岩石随着含水率的增大,初始蠕变值和稳态蠕变值有所增大。通过FLAC3D验证了该模型的数值计算值与试验值具有很好的吻合性,提出的岩石时效蠕变损伤模型将为岩石流变特性的研究提供一定的理论基础。  相似文献   

鄂尔多斯盆地店头地区直罗组下段古层间氧化带特征及铀成矿模式     

武正乾  王晓鹏  贺锋  刘凯鹏  张良  李磊  王奇辉 《铀矿地质》2024,(2):204-215

鄂尔多斯盆地店头地区铀矿化的形成和分布与古层间氧化带关系密切。文章通过宏观-微观岩石矿物学和地球化学对店头地区古层间氧化带进行了识别和划分,总结了古层间氧化带的空间展布特征,分析了古层间氧化带的形成过程及不同成矿阶段铀的迁移、富集沉淀规律,进而探讨了铀成矿模式及找矿方向。研究表明,研究区古层间氧化带自南东向北西发育,依次可划分为氧化带、氧化还原过渡带、还原带;平面上,铀矿化主要位于氧化还原过渡带内;垂向上,铀矿化产于灰绿色与灰色砂岩过渡界面。结合含矿层构造-埋藏演化,建立了研究区砂岩型铀矿多阶段成矿模式,认为后续铀矿勘查应重点聚焦主河道与氧化还原过渡带,尤其是两者的叠合部位更有利于厚大矿体的产出。  相似文献   

基于时频分析与深度学习的结构震后损伤评估          下载免费PDF全文

周荣环  康帅  王自法  靳满 《地震工程学报》2024,(1):115-125

为评估地震后钢筋混凝土(RC)框架结构的损伤状态,提高损伤评估的效率和精度,文章提出一种基于时频分析和一维卷积神经网络(1D-CNN)的地震损伤评估方法。首先利用增量动力时程分析对一个6层RC框架结构进行地震损伤模拟,并根据最大层间位移角对加速度信号进行损伤程度的标定,以此来获取数据样本,随后应用五种不同的时频分析方法对原始信号进行处理;然后建立基于1D-CNN的地震损伤评估模型,并利用贝叶斯优化算法寻找模型中的最优参数组合;最后评估所提出模型方法在噪声情况下的泛化能力。研究结果表明：五种时频分析方法中,小波散射变换方法的准确率最高,达92.5%,且计算速度也最快,仅需144 s;另外在噪声下该方法仍可以保持较高的损伤评估准确率,具有较好的鲁棒性和泛化能力。  相似文献   

I/(Ca+Mg)作为指示碳酸盐沉积氧化还原条件的重要指标: 研究进展与问题评述^*          下载免费PDF全文

尚墨翰  汤冬杰  史晓颖  魏昊明  刘安琪 《古地理学报》2018,20(4):651-664

海水氧化还原条件显著影响真核生物的起源与早期演化,但以往有关早期海水氧化还原条件研究的对象,主要依赖相对深水的细粒碎屑岩沉积(如黑色页岩),而对真核生物集中分布的浅水环境中的碳酸盐岩关注不够且手段缺乏。这显著制约了对真核生物起源与早期演化机理的认识。近年来,有学者提出碳酸盐岩的I/(Ca+Mg)值可作为反映海洋氧化还原条件的重要指标,并将其广泛应用于海相碳酸盐岩的古氧相研究中。该指标的提出主要基于对现代海洋碘组分的观测以及室内方解石合成实验结果: 观测结果表明,海水中的碘主要以氧化态(IO₃^-)和还原态(I^-)2种形式存在,随着氧含量的下降(如在氧极小带),氧化态的碘被逐步转换为还原态的碘,且海水中的IO₃^-浓度与海水氧含量大体呈正相关。实验研究证明,IO₃^-可按一定的分配系数进入到碳酸盐矿物晶格中,但I^-则不能。由于IO₃^-/I^-的还原势能与O₂/H₂O的还原势能接近,因此I/(Ca+Mg)值是最早响应海洋氧含量下降的指标之一,可用于表征深时(如前寒武纪)次氧化环境中表层海水的氧含量波动。此外,学者们也尝试建立I/(Ca+Mg)值与氧含量之间的半定量关系,如I/(Ca+Mg)值大于0和2.5μmol/mol这两个临界值所对应的海水氧含量。结合大量现代缺氧水体和氧极小带中碘组分与溶解氧浓度相关关系的研究,作者提出I/(Ca+Mg)=1.5μmol/mol为重要的临界值之一,可用于限定初级生产力在表层海水中所能产生的最大氧浓度值(~10 μM),并能进一步区分海水和大气的氧化。此外,对I/(Ca+Mg)值的应用进展及潜在问题进行评述,并对可能的发展方向进行展望。  相似文献   

软岩非线性蠕变损伤模型及其试验研究   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

黄海峰  巨能攀  黄敏  张成强  朱俊霖 《水文地质工程地质》2017,(3):49-54

为了反映软岩蠕变全过程,进行红层泥岩蠕变力学试验,试验发现弹性模量随时间的增长而逐渐衰减,黏滞系数在应力恒定且并未达到屈服应力的情况下,随时间的增长而逐渐增大。因此认为传统理论流变力学中的蠕变损伤处理方法不适用于将黏滞系数进行损伤演化,故引入分数阶微积分来描述软岩蠕变的黏弹性和黏塑性应变。通过构建一个考虑蠕变时效损伤的弹性体,并将其与基于分数阶微积分的黏滞和黏塑性体进行串联,从而建立一个新的非线性蠕变损伤模型。依据红层泥岩和相关文献中冻结软岩及红砂岩的蠕变试验数据,通过该软岩蠕变损伤模型对其进行辨识,充分显示出所建模型的合理性和适用性。  相似文献   

峰后裂隙岩石非线性损伤特性与数值模拟研究     

《岩土力学》2017,(7):2128-2136

在地下洞室、隧道等工程中,裂隙岩石峰值强度后的损伤破坏特性及演化机制对控制围岩稳定至关重要,目前,对岩石峰后的损伤破坏特性研究不充分,认识不全面,易出现大体积塌方、大变形等工程事故。针对峰后裂隙岩石的力学性质,开展室内三轴试验,分析其非线性损伤破坏特性;假设岩石损伤满足Weibull分布规律,引入损伤变量,推导出峰后裂隙岩石非线性损伤破裂本构方程;将上述本构方程与能量耗散原理、应变能密度理论相结合,建立了峰后裂隙岩石的非线性损伤破坏准则;采用FISH语言开发了基于上述破坏准则的峰后岩石损伤破裂计算程序,用连续的方法模拟分析了峰后裂隙岩石的非连续损伤破裂过程,揭示了裂隙岩石峰后损伤破坏特性及其演化规律,并与裂隙岩石的三轴压缩试验结果进行了对比。结果表明:上述本构方程与判别准则能较好地模拟峰后裂隙岩石非线性损伤破裂过程。为有效控制围岩稳定提供一种新的理论分析手段。  相似文献   

基于修正Lemaitre应变等价性假设的岩石损伤模型     

《岩土力学》2017,(5)

基于损伤力学和损伤阀值的概念,认为岩石在较小应力状态下为弹性阶段。当应力达到屈服状态时,发生连续损伤;而当完全损伤时,其应力-应变具有残余强度的变形特征。在此基础上,采用三参数Weibull分布描述岩石损伤演化机制,同时对Lemaitre应变等价性假设进行修正,考虑岩石内部损伤后沿着局部断裂带发生相对滑动变形所产生的滑动摩擦力,最终建立起新的岩石损伤模型。通过与试验结果进行对比分析,结果表明,所建立的损伤模型能够准确地描述岩石在低应力水平下的弹性变形和残余强度变形特征,在实际的工程中具有广泛的适用性。  相似文献   

岩石应变软化变形特性及损伤本构模型研究     

《岩土力学》2017,(10):2901-2908

对滇藏铁路三江段的花岗岩进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了岩石在不同围压条件下的变形特性及其损伤演化规律。试验结果表明:该岩石压缩变形过程中,内部裂隙的演化经历了无起裂、起裂并稳定扩展、加速扩展、扩展变缓以及扩展停止5个阶段,且围压对岩石变形特性有显著影响。在此基础上,提出了基于有损微元生成的损伤演化模型,建立了三轴压缩条件下岩石应变软化损伤本构模型。该模型能够统一描述岩石峰前及峰后全部变形特性及其损伤演化规律,且损伤方程形式简单、参数物理意义明确。理论结果和试验数据具有很好的一致性,且参数分析结果也表明了该模型的合理性。  相似文献   

循环荷载下完整底板导水通道演化过程研究     

《岩土力学》2017,(Z1):447-454

采动影响下完整底板防治水的重点是研究岩层由隔水层到导水通道的演化过程。煤层开采引起底板岩体承受压–拉–压循环荷载,并导致弹性模量变化。以弹性模量为损伤变量,采用双标量型D-P弹塑性损伤本构模型,根据成庄矿条件建立数值模型,分析采动底板导水通道演化规律。结果表明,(1)上一计算步煤壁处底板压缩破坏深度随顶板悬露面积增大而再次加深,工作面煤壁位置处底板压缩损伤深度的增长速率在充填体影响下迅速减小(顶板初次垮落),并最终达到稳定(顶板周期垮落);(2)采动底板中同时存在压、拉损伤破裂带,二者相互连通,决定了导水通道的位置;(3)充填体的弹性模量对底板破坏深度有很大影响,其值过低会导致破坏深度持续快速增加。由注水试验所得监测结果与数值模拟成果基本吻合。  相似文献