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国家重点基础研究发展计划(2014CB047100): 作品数：45 被引量：277H指数：9; 相关作者：唐春安唐世斌郑宏梁正召张友良更多>>; 相关机构：大连理工大学中国科学院武汉岩土力学研究所东北大学更多>>; 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>; 相关领域：理学矿业工程建筑科学交通运输工程更多>>

基于温度-应力耦合作用的岩石时效蠕变模型被引量：13: 2017年; 基于岩石变形与热力学基本理论,建立了温度-应力耦合作用下脆性岩石时效蠕变损伤模型。根据此模型,在有限元数值软件COMSOL的基础上进行二次开发,考虑岩石介质的非均匀性,并以最大拉应力准则以及摩尔库仑准则为岩石单元的破坏准则,给出了温度-应力耦合作用下岩石时效蠕变损伤模型的数值求解方法。并结合室内实验结果验证了该模型方法的可行性和合理性。数值模拟结果表明该模型能准确描述不同温度条件下花岗岩典型蠕变全过程三个阶段,即初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。数值模拟也表明声发射累计数和岩石轴向应变的演化趋势整体上具有一致性,且在初始蠕变阶段和加速蠕变阶段出现较多的声发射现象。; 周广磊徐涛朱万成陈崇枫杨天鸿; 关键词：岩石力学蠕变热损伤

软黏土地层顶管隧道掌子面稳定性数值研究被引量：8: 2017年; 土压平衡式顶管施工中顶进支护压力是维持前部掌子面稳定的重要施工控制参数。在软黏土地层中考虑分段顶进和开挖土体受扰动强度折减,采用数值模拟分析顶进掌子面支护压力不足引起的前部土体主动破坏模式、塑性区发展、地层扰动以及土体应力释放,在此基础上进一步研究顶管隧道埋深、管径、土层性质和不同扰动强度折减等因素对极限顶进支护压力的影响规律。结果表明:(1)当掌子面顶进支护压力逐步减小时,前部土体呈现半梨形外鼓破坏模式;塑性区在一定范围内发展近似形成半椭球形;掌子面应力释放率逐步增大,但不同部位处的应力释放率存在差异,掌子面中心处应力释放率大于顶部和底部;(2)主动极限顶进支护压力随着埋深和管径增大而不同程度地增大;土层性质参数对极限顶进支护压力影响的敏感程度依次为内摩擦角、粘聚力和弹性模量,其中内摩擦角和粘聚力受扰动折减程度对极限顶进支护压力有较为显著的影响,弹性模量扰动折减则几乎无影响。; 付亚雄郑宏; 关键词：软黏土顶管施工支护压力数值模拟

基于离散元的边坡矢量和稳定分析方法研究被引量：30: 2016年; 基于离散元方法对获取的块体单元、节理的应力场处理后得到坡体整体应力场,结合矢量和法安全系数的定义提出了一种边坡稳定性分析方法即VSM-UDEC法。首先通过滑块试验验证了多种情况下UDEC接触应力计算和单元应力的精确性,结果表明,UDEC接触应力和块体单元应力的精确程度很高(接触应力相对误差基本低于0.2%),能够满足矢量和安全系数计算要求。采用VSM-UDEC法分别对直线型滑面和圆弧型滑面算例进行了分析,并与相应的理论解和严格极限平衡法(Morgenstern-Price法)进行了对比。结果表明,对于直线型滑面VSM-UDEC法安全系数与理论解几乎相同,而对于圆弧型滑面该方法与极限平衡法结果基本一致。最后将VSM-UDEC法运用到锦屏I级水电站左岸边坡工程实例中,结果表明,假设块体为刚体时VSM-UDEC法安全系数与极限平衡法(Sarma法、Morgenstern-Price法)结果吻合较好,此外,VSM-UDEC法能够考虑坡体内结构面对稳定性的影响,较极限平衡法更能反映边坡的变形分布情况。鉴于UDEC在模拟边坡破坏方面优点较多且矢量和法安全系数物理意义明确,VSM-UDEC法有望在边坡稳定性分析中有较好的应用前景。; 沈华章郭明伟王水林葛修润; 关键词：离散元法安全系数边坡稳定性

A Modified Symmetric and Antisymmetric Decomposition-Based Three-Dimensional Numerical Manifold Method for Finite Elastic-Plastic Deformations被引量：1: 2020年; There are relatively few studies on large rotation or deformation by means of the three-dimensional(3D)numerical manifold method(NMM).A new modified symmetric and antisymmetric decomposition(MSAD)theory is developed and implemented into the 3D NMM,eliminating the false-volume expansion and false-rotation strain/stress problems.The Jaumann rate is used to measure the material rotation,and the geometric stiffness built on the Jaumann rate is deduced.The incremental formulas of the MSAD-based 3D NMM and a practical guide on the implementation of the MSAD theory are given in detail and exemplified.The new theory and formulas can be applied to analyze both large rotation and large deformation problems.Based on the hypoelasto-plasticity theory and the unified strength theory,the unified yield criterion with associated flow rule is implemented into the MSAD-based 3D NMM.Several typical examples are studied,showing the advantage and potential of the new MSAD theory and the MSAD-based 3D NMM.; Jinfu KeShuilin Wang

T应力对岩石裂纹扩展路径及起裂强度的影响研究被引量：22: 2016年; 经典断裂判据在分析岩石起裂角度及强度时,往往只选择裂尖应力场展开式中的r^(1/2)奇异应力项,而将高阶的O(r^(1/2))项以及非奇异应力项(T应力)忽略,造成理论预测并不能完全吻合实际的试验结果。在充分考虑非奇异应力项对裂纹扩展影响作用的基础上,利用最大周向应力判据重新研究了岩石类材料脆性破坏的I、II及I-II复合型裂纹扩展。研究结果表明:(1)纯I型裂纹状态下,T应力为负时(压缩),裂纹的扩展是稳定的;而当T应力为正时(拉伸),只有当T2πr1/2<3K_1/8,裂纹才沿着裂纹方向扩展(经典断裂判据所预测的方向),而其他情况下裂纹的扩展将发生偏转;(2)纯II型裂纹时,不仅沿着裂纹方向的T应力影响起裂角度及强度,垂直裂纹面上的N应力也同样具有重要的影响作用;(3)对I-II型裂纹而言,修正后的最大周向应力准则与试验结果吻合良好,且正的T应力增大开裂角,而负的T应力降低开裂角。通过控制T应力的大小,可以对裂纹扩展方向加以控制,从而使得裂纹扩展偏离最危险的方向,最大地限度阻止或延缓结构整体断裂的发生。; 唐世斌黄润秋唐春安; 关键词：断裂判据

岩土工程亿级单元有限元模型可扩展并行计算被引量：6: 2016年; 讨论了亿万单元有限元模型的可扩展并行计算方法。从软件和硬件两个方面提出了前处理、并行计算方法、程序算法、后处理实现等核心问题的解决方案。采用网格加密方法生成一亿单元的有限元模型,利用对偶原始有限元撕裂内联法(FETI-DP)求解系统方程。基于图论理论建立了子区域间的通讯拓扑关系,实现了子区域间点对点通讯,避免速度慢、通信量大的全局通讯。在自主开发程序基础上,增加相应模块,采用面向对象编程技术和MPI消息传递库开发程序。对一个一亿多单元的工程实例运用5000核并行计算,得到了超线性加速比。计算结果在专用图形工作站上进行后处理,显示和交互操作速度良好。研究在两方面实现了突破:一是将模型规模提高到了一亿多单元;二是同时调用了5000个计算核来并行运算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模拟研究成果可为岩土工程中结构特别复杂、计算区域特别大、地质情况复杂等模拟提供很好的技术方法和实现手段。; 张友良谭飞张礼仁施明明; 关键词：岩土工程

煤层底板陷落柱突水过程及其影响因素数值分析被引量：10: 2014年; 为研究煤层底板陷落柱的突水过程以及陷落柱发育高度、底板岩层强度以及含水层水压3因素对底板陷落柱突水的影响,运用基于有限元的数值分析方法模拟了陷落柱活化及底板裂隙扩展和贯通形成突水通道的全过程,通过对应力场和损伤场的解读,突水通道形成的时空标定在模拟中得到了初步实现,3因素对陷落柱突水的影响在结果中的规律性显现得到了详细分析;另基于开滦范各庄2171采面工程实例,建立模型分析了其突水原因,结果显示高水压下陷落柱发生了活化,高压水流经由陷落柱在-390 m高程劈入煤岩形成突水通道引发了水害。; 李志超李连崇唐春安; 关键词：突水陷落柱含水层水压

三轴循环加卸载下单结构面煤岩长度效应试验研究: 2016年; 针对裂隙煤岩体的结构面效应,通过在煤岩试样表面预制特定角度和深度、不同长度的单结构面,以三轴循环加卸载试验为手段,利用CRIMS-DDL600电子万能试验机和SAEU2S多通道声发射检测系统,研究了单结构面煤岩体的强度、变形特性、破坏形式和声发射特征受结构面长度变化的影响。试验结果表明:随着循环加卸载次数的增多,试样的不可逆变形呈非线性增大的趋势;结构面角度一定,试样的抗压强度随着结构面长度的增大而减小;结构面长度越大,结构面效应对试样自身的材料破坏影响越明显,具体体现为试样沿结构面的滑移破坏和穿切结构面的破坏;随着循环加卸载的进行,声发射信息经历了加载初的少量随机期、加卸载时的规律波动期、破坏前的密集活跃期、主破坏发生后的峰值和峰后衰减期,声发射信息可以较好地反映试样的破坏过程,破坏前的声发射密集活跃期可以作为判定试样破坏的前兆。; 刘超马天辉成小雨; 关键词：三轴试验循环加卸载破坏形式

加载速率对砂岩和花岗岩声发射事件宏微观形成机制的影响被引量：4: 2021年; 分析了砂岩、花岗岩在不同加载速率下声发射事件的分布特征,并对有、无声发射事件区域的岩石碎片进行电镜扫描,从宏微观并结合声发射信号特征分析了加载速率对声发射事件形成机制的影响。研究表明:随加载速率的增加,镜面区特征逐渐减弱,即其对应的颗粒间的滑移以及岩石内部微裂隙共同作用产生的破坏变少,同时岩石越易发生脆性破坏,其产生的声发射信号多为连续型(或似连续型),不利于形成声发射事件,所以声发射事件数逐渐变少;对于砂岩,微破坏及小的宏观破坏是声发射事件形成的根源,对于花岗岩,颗粒间的位错是声发射事件形成的根源;花岗岩镜面区特征及范围较砂岩明显,即颗粒间的滑移及微裂隙共同作用更加明显,同时宏观上砂岩的破碎程度和规模也远小于花岗岩,所以砂岩的声发射事件数远少于花岗岩;镜面区特征明显说明颗粒间的滑移以及岩石内部微破坏是岩石的主要破坏组成,所以花岗岩从加载开始便有声发射事件,而砂岩没有。砂岩和花岗岩声发射事件的形成机制有着明显的区别。; 冯小静张睿哲; 关键词：加载速率电镜扫描

磁处理对注浆用黏土浆液的改性作用: 2019年; 对黏土浆液进行磁化处理,研究磁化处理后黏土浆液的黏度、密度、pH值、电导率、析水率、结石率及抗渗性等物理性质变化特征。磁处理后,黏土浆液密度、黏度、析水率均减小,pH值、电导率、结石率增大,黏土浆液的析水率与结石率的改善效果随磁化时间的增长而增大,磁处理改善了浆液的流变性能,磁化后黏土浆液固结体的抗渗性能较未磁化黏土浆液固结体抗渗性能有了大幅提高。黏土浆液经磁化后Zeta电位值、pH值增大,使得其分散程度提高,从而降低了析水率,提高了结石率,同等质量黏土浆液抗渗性能的提高得益于磁处理后黏土浆液结石率的大幅增加,而其黏度的降低,是因磁处理后黏土浆液颗粒间有较强的排斥力导致。; 薛卫峰王苏健邓增社黄克军韩磊冀瑞君梁少剑; 关键词：磁处理改性抗渗性能

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