国家自然科学基金(11102061)
- 作品数：9 被引量：146H指数：7
- 相关作者：赵星光马利科王驹李鹏飞苏锐更多>>
- 相关机构：核工业北京地质研究院北京科技大学中国地震局更多>>
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- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 北山花岗岩在三轴压缩条件下的强度参数演化被引量：29
- 2017年
- 采用MTS815岩石力学试验机对北山新场深部花岗岩进行三轴循环加、卸载试验,研究岩石强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb相关理论推导与分析,探讨岩石发生屈服后的强度变化规律。在分析不同围压条件下岩石全应力–应变曲线的基础上,以塑性剪切应变为塑性参数,建立北山花岗岩黏聚力、内摩擦角和剪胀角随塑性参数变化的数学模型。研究结果表明:(1)在损伤应力点,岩石塑性剪切应变接近于0,损伤应力可作为北山花岗岩塑性参数的零点,其亦可作为岩石强度参数演化的起点。(2)在损伤应力点后,岩石黏聚力随塑性参数的增加呈指数函数形式衰减并最终趋近于0;内摩擦角随塑性参数的增加以对数正态函数的形式表现出先增加后减小的趋势,且岩石残余内摩擦角值与起始内摩擦角值接近。(3)损伤应力后的岩石剪胀行为与峰后剪胀行为相似,剪胀角随着塑性参数和围压的增加而不断减小,且对低围压条件更为敏感。(4)将建立的模型嵌入到数值模拟工具中,通过模拟岩石三轴压缩试验,可证实模型的准确合理性。
- 李鹏飞赵星光郭政马利科陈亮王驹
- 关键词：岩石力学北山花岗岩三轴压缩
- 高放废物地质处置库北山预选区新场岩体地应力场分布规律被引量：24
- 2014年
- 甘肃北山预选区是我国高放废物地质处置库首选预选区。为掌握区域岩体地应力大小、方向及其分布规律,在预选区新场岩体内进行4个钻孔的水压致裂地应力测量。基于钻孔岩芯编录和钻孔电视成像结果,在0-700 m范围内共开展81段压裂试验,并在19个测试段内进行印模定向试验,成功获得地应力量值和最大水平应力方向数据。根据压力–时间关系曲线,采用3种不同方法判读瞬时关闭压力参数,保证水平主应力测量结果的精度与可靠性。测量结果表明,新场岩体地应力随着深度的增加而增大,在测量深度范围内,最大水平主应力小于25 MPa,且最大水平主应力普遍高于垂直应力,揭示新场岩体应力场以构造应力为主导的特点。最大水平主应力与垂直应力比率随深度的变化规律表明,构造应力的作用随着深度的增加逐渐减弱,垂直应力作用加强。此外,最大水平主应力的优势方向为NEE,与区域构造应力场方向基本一致,从而证实应力测量结果的准确性。研究成果可为高放废物处置工程的开挖设计及稳定性评价提供科学指导,并为我国西北地区应力场分布规律研究提供重要参考资料。
- 赵星光王驹马利科苏锐金远新陈群策安其美秦向辉
- 关键词：岩石力学高放废物地质处置地应力水压致裂法
- 体积应变率对北山花岗岩疲劳特性的影响被引量：8
- 2018年
- 采用MTS815岩石力学试验系统对北山花岗岩进行动态三轴循环加、卸载试验,研究体积应变率的变化对岩石疲劳特性的影响。通过在静态加载阶段确定岩样损伤应力所对应的体积应变值,并实时监测体积应变的变化确定岩石疲劳初始点和体积应变率,进而获得岩样在动态循环加、卸载过程中的力学参数,以揭示北山花岗岩在不同体积应变率下的动态疲劳特征和损伤演化规律。研究结果表明:(1)岩样在疲劳破坏时的瞬时应变和最大塑性应变对体积应变率的变化不敏感。(2)岩样塑性体积变形随加、卸载循环次数的增加表现出初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,在等速变形阶段,塑性体积应变率和弹性模量衰减率强烈依赖于体积应变率的变化,二者均随体积应变率的增加呈非线性减小的趋势。(3)采用塑性体积应变和弹性模量定义损伤变量可合理描述岩样的损伤演化过程,在损伤稳定发展阶段,损伤演化速率随体积应变率的增加呈非线性增大。(4)体积应变率的变化致使岩样在动态疲劳前产生初始损伤的差异,从而导致其疲劳寿命随体积应变率的增加而显著降低。
- 黄正均赵星光李远李远
- 关键词：岩石力学北山花岗岩循环加载
- 热处理北山花岗岩热传导特性研究被引量：5
- 2018年
- 高放废物地质处置库围岩的热传导特性是影响处置库布局和处置单元间距优化的关键因素之一。以北山花岗岩为研究对象,开展岩石在不同温度(200~800℃)处理后的热传导试验,探讨热处理对岩石导热系数的影响规律,分析其与常规物理参量的内在联系,揭示热处理岩石导热特性的饱水效应。研究结果表明:(1)岩样导热系数随热处理温度的升高而降低,导热系数的衰减速率在550~650℃阶段达到峰值;(2)随热处理温度的升高,岩样质量、干密度和纵波波速总体呈下降趋势,而岩样体积和孔隙率则逐渐增大,根据导热系数与纵波波速、孔隙率及干密度的关系,建立了热处理岩样导热系数的预测模型;(3)热处理前,饱水岩样的导热系数比干燥岩样增加了9.7%~12.1%,且两者呈近似线性增加的趋势;(4)热处理后,饱水岩样的导热系数随热处理温度的升高呈轻微下降趋势,且导热系数的饱水效应随孔隙率的增加呈近似线性增大。研究结果可为高放废物处置工程的设计和优化提供理论基础。
- 郭政赵星光李鹏飞谢敬礼刘月妙
- 关键词：北山花岗岩热传导高放废物地质处置
- 暗挖隧道邻近穿越运营地铁高架桥桩基技术研究被引量：1
- 2014年
- 针对依托工程的工程地质和水文地质条件,对新建大断面浅埋暗挖隧道近距离穿越运营地铁高架桥桩基进行了数值模拟分析。模拟结果显示,在注浆加固和合理工序转换的情况下,穿越施工能够保证桥梁的安全。工程监测证明,大断面暗挖隧道近距离穿越桥梁桩基后桥墩最大沉降量、相邻桥墩差异沉降和轨道结构变形都符合安全控制标准的要求。
- 乔国刚
- 关键词：隧道工程地铁高架桥桩基础
- 北山深部花岗岩在压缩条件下的破裂演化与强度特性被引量：31
- 2014年
- 采用岩石三轴试验机和声发射监测系统,研究我国高放废物地质处置库北山预选区深部花岗岩在单轴和三轴压缩条件下的破裂过程和强度特性。基于试验结果,分析岩石应力–应变曲线及其与声发射事件的时空分布关系,揭示岩石在压缩变形各个阶段的破裂演化机制,探讨3个特征应力水平（裂隙初始强度（ci）、裂隙损伤强度（cd）和峰值强度（c））对围压的依赖性。研究表明：（1）在低围压（0-2 MPa）条件下,大量分散或沿轴向应力方向分布的声发射事件与岩石宏观上的高密度竖向破裂相对应,从而导致岩石黏结力弱化,随着围压的增加,岩石逐渐从劈裂破坏向剪切破坏模式过渡,且裂隙增量最大值发生在应变软化阶段,其与岩石扩容率的变化规律一致;（2）采用提出的累计声发射撞击数方法结合应力–应变测量,可准确识别ci,与cd相比,ci对围压的依赖性较不敏感,该行为在低围压条件下更为突出;（3）单一的Hoek-Brown强度准则不足以充分描述岩石在劈裂和剪切并存条件下的峰值强度变化规律,赋予2个材料参数mi值的分段式Hoek-Brown强度曲线应更为合理。
- 赵星光马利科苏锐王驹
- 关键词：岩石力学高放废物地质处置北山花岗岩声发射强度特性
- 论完整岩体的现场强度被引量：13
- 2014年
- 目前国际上普遍认为完整岩体的现场强度近似等于(0.4?0.1)?c,其中,?c为室内岩石单轴抗压强度。此外,也有学者建议原位岩体的破坏强度,即地下工程围岩的启裂强度,可等价于室内单轴压缩试验或现场微震监测确定的岩石裂隙初始的应力;其原理主要以基于Kirsch解析解或简化的数值模拟(光滑的开挖边界)来近似表达隧道开挖面上的最大切向应力?max。然而,这些方法均忽略了开挖边界的几何非规则性对计算结果的影响。经论证表明,若考虑开挖面的几何非规则性因素,完整岩体的现场破坏强度并不等于(0.4?0.1)?c,其破坏强度可高达(0.8?0.05)?c。以加拿大地下实验室Mine-by试验隧道为例,并以该隧道的实际断面形状为几何边界条件,采用有限元软件Phase 2模拟隧道围岩的渐进破坏过程。研究结果表明,当原位岩体强度为0.8?c时,模拟结果与实际观测结果具有很好的一致性。因此,忽略开挖边界的几何非规则性而解读的原位岩体强度(0.4?0.1)?c仅是"等价"强度值,其低估了岩体的实际强度。
- 蔡明赵星光KAISER P K
- 关键词：岩石强度劈裂破坏脆性岩石
- 压缩条件下岩石启裂应力的识别方法探讨——以新疆天湖花岗闪长岩为例被引量：12
- 2015年
- 启裂应力是岩石压缩破坏过程中的关键应力水平之一。准确确定该应力值对于客观描述岩石的力学性质以及评价地下工程围岩稳定性具有重要意义。在总结国际上已有的岩石启裂应力识别方法的基础上,探讨其各自优缺点及适用性,通过分析岩石在压缩过程中的声发射信号特征,提出了基于累计声发射撞击数客观判读岩石启裂应力的方法。与其他应变法相比,该方法克服了人工取值的随机性,保证了求解的惟一性。以国内高放废物地质处置库新疆预选区天湖花岗闪长岩为例,采用岩石力学试验机和声发射监测系统,获得了岩石在单轴压缩条件下的应力-应变关系及对应的声发射数据,通过对比不同方法求解启裂应力的结果,验证了提出的累计声发射撞击数法的合理有效性。鉴于国际岩石力学与工程学会目前尚未形成明确的求解岩石启裂应力建议方法,建议采用应变测量结合声发射监测手段对该值进行判读。
- 李鹏飞赵星光蔡美峰
- 关键词：岩石力学高放废物地质处置
- 循环加、卸载条件下北山深部花岗岩损伤与扩容特性被引量：49
- 2014年
- 采用MTS815岩石力学试验机和声发射监测系统,研究我国高放废物地质处置库北山预选区深部花岗岩在三轴循环加、卸载条件下的损伤和扩容特性。基于试验结果,分析岩石全应力–应变曲线与累计声发射撞击数和事件数的时空分布关系,进而揭示其破裂演化机制。通过构建岩石在循环加、卸载过程中的塑性应变轨迹,获得峰后剪胀角随塑性剪切应变的变化规律,探讨岩石扩容对塑性剪切应变和围压的依赖性。研究结果表明:(1)声发射事件增量最大值出现在应变软化阶段,在该阶段的反复加载是加剧其内部损伤和裂隙宏观贯通的主导因素,残余变形阶段的裂隙行为主要表现为宏观断裂面间的摩擦、滑移,岩石扩容率趋于恒定;(2)卸载过程对于裂隙发展的影响远小于加载过程,由于裂隙的发展状态不同,在裂隙损伤应力(σcd)之前和之后卸载导致的声发射特征具有显著的差异性;(3)峰后剪胀角随塑性剪切应变的增加而减小,并随围压增加其衰减梯度不断减小,采用指数函数建立围压和塑性剪切应变为影响因素的剪胀角模型,可合理描述北山花岗岩的扩容特性。
- 赵星光李鹏飞马利科苏锐王驹
- 关键词：岩石力学北山花岗岩剪胀角
