摘要：为研究岩石在动态扰动下的蠕变特性,在自行研发的冲击扰动蠕变试验装置上,对细粒红砂岩开展了多级冲击扰动蠕变试验,分析了不同蠕变应力与扰动能量下瞬时变形与蠕变行为,结合间接法得到了扰动能量对长期强度的影响。结果表明:动态扰动在较低的蠕变应力下使试样致密,而当蠕变应力超过一定的应力阈值后加剧试样内部的损伤恶化,其引起的瞬时变形与蠕变应变则随蠕变应力表现出先减后增的规律;随着动态扰动能量的增加,试样的破坏应变越大,但长期强度越低;引入长期强度与扰动能量的相关性、动态扰动单元和扰动-损伤黏性元件,建立了黏塑性扰动损伤蠕变模型,结合试验数据验证了该模型的准确性,该模型可以准确地描述砂岩在静态恒载和动态扰动组合作用下的瞬态变形和蠕变行为。该研究成果对于钻爆法隧道的支护设计以及安全生产具有重要的理论意义与应用前景。

摘要：TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展:(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演化及控制过程模拟预测的FDEM(有限元-离散元耦合)方法,提出了挤压变形卡机监测预警方法,形成了TBM掘进挤压大变形卡机“大变径扩挖、掘进参数优化和分步联合支护”综合防控技术体系;(4)提出了TBM掘进过程岩-机作用信息(刀盘刀具-掘进工作面作用、围岩-护盾作用信息)实时感知技术,初步提出了TBM掘进参数自适应智能决策方法。上述研究进展将推动TBM在煤矿巷道建设中的应用和安全高效掘进技术进步。

摘要：为研究钢管超高性能混凝土在标准火灾下的受力性能和破坏机理,建立了钢管超高性能混凝土柱的耐火有限元模型,并重点对比分析了超高性能混凝土与部分其他类型混凝土的热工参数及高温下本构关系的不同对构件温度和耐火极限等的影响,结果表明:钢管超高性能混凝土构件的核心混凝土温度明显高于相应的普通钢管混凝土或钢管高强混凝土构件的核心混凝土温度,且对于不同配合比的超高性能混凝土构件,其核心混凝土温度场也存在一定差异;高温下钢管对核心超高性能混凝土的约束作用可以忽略不计;对于不同长细比的构件,超高性能混凝土热工参数的取值对构件耐火极限的影响程度几乎不变,但不同荷载比下会有所变化,且荷载比是影响钢管超高性能混凝土耐火极限的主要影响因素。在上述工作的基础上,基于平均温度的耐火计算方法,给出了超高性能混凝土等效强度和等效弹性模量折减系数的计算方法以及考虑不同超高性能混凝土热工参数取值的钢管超高性能混凝土柱平均温度和耐火承载力计算公式,并验证了公式的合理性。该研究将为钢管超高性能混凝土的防火设计提供参考。

摘要：注浆技术作为常用的岩体加固手段已被广泛应用于地下工程中,但注浆加固效果常常受到地下工程所处地层高温、高地应力等环境因素的显著影响。因此,开展不同外界条件下(如温度、围压等)岩体浆液流动扩散机制的研究,对于提高深部软弱围岩的注浆加固效果及保障施工安全有着重要的工程实际意义。本文基于低场核磁共振技术对裂隙砂岩试样开展渗透注浆试验研究,对注浆过程中浆液的核磁信号特征进行实时跟踪测试,分析不同温度、不同围压、不同浆液流速和不同裂隙数量下岩石的浆液注入量、有效注浆时间和浆液充填速率的变化规律。试验结果表明:超细水泥浆液的潜伏期随温度升高而缩短,且浆液的黏度具有显著的时变性和温度相依性。裂隙岩石的浆液最终注入量随着温度和围压的升高而减小。有效注浆时间与浆液流速的增大成反比,与温度的升高成正比。浆液充填速率随着围压的升高而降低,且对围压变化的敏感程度逐渐降低。多裂隙试样中浆液注入量较单裂隙更高,有效注浆时间更短,浆液充填速率更大。在较高浆液流速和较高围压下,微孔隙中浆液充填速率占比明显增大,浆液优先向微孔隙中运移扩散,当微孔隙内浆液达到一定充填度后才向细孔隙和大孔隙中扩散;而温度和裂隙数量对浆液在孔隙中的扩散机制影响较小,各尺寸下浆液充填速率占比变化很小。研究结果为深部软弱岩体的注浆参数设计和选择提供必要指导。

摘要：介绍和讨论了一种用于重交通长寿沥青路面的层厚设计方法。该方法基于限制沥青层底的拉应变和路基顶面的压应变,采用两个准则来校核所设计的沥青层厚度的适宜性:一是控制设计荷载作用下的最大路表弯沉;二是控制相邻两个无结合料处治的集料层的模量比。采用"等效模量"概念来考虑路基、路面材料的模量随季节的变化;在预测疲劳(与荷载相关的裂缝)和路基变形时,采用了"累计损伤"的概念。给出了广东—梧州高速试验路段长寿沥青路面结构组合设计实例,最后对与疲劳裂缝有关的两个关键问题进行了讨论。

摘要：评估地质条件以及开挖风险是地下空间设计和施工中的重要阶段之一。在选择合适的开挖方法和支护系统时,识别和估计岩体的变形潜在趋势非常重要。在本研究中,对萍莲高速莲花隧道中的岩体变形潜在趋势进行了研究。首先介绍了莲花隧道的工程地质环境、隧道围岩工程特性、岩体质量评价以及现场实测的隧道变形情况,然后运用经验法和半经验-半理论法预测莲花隧道变形趋势,并将预测结果与实际变形监测情况进行对比。结果表明,莲花隧道的大变形主要受松散破碎、遇水膨胀的软弱围岩和丰富的地下与地表水以及断层破碎带与构造活动的影响。对于莲花隧道而言,现行大变形预测方法普遍存在一定问题:经验法主要依据岩体质量分级结果进行变形趋势预测,具有一定的主观性,其预测结果与实际变形情况存在一定偏差;半经验-半理论方法中运用围岩强度与应力关系进行预测效果较好,但基于围岩强度应力比的Jethwa法、Hoek法与ISRM法预测结果偏保守,且针对无变形段的预测效果较差。综上所述,在工程勘察与设计阶段,应客观、细致地进行围岩质量分级、地应力量测、地下水与地质构造勘探等工作,结合经验法、半经验-半理论方法对大变形趋势和变形量值进行预测,综合研判隧洞沿线变形趋势,为大变形支护结构设计、施工措施提供充分可靠的依据。

摘要：作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。

摘要：在分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出组合T形截面钢管混凝土柱。考虑长细比、偏心距等参数的影响,设计制作18个组合T形钢管混凝土柱试件。通过偏心受压试验,对长细比16.0<λ≤28.8的组合T形钢管混凝土柱压弯性能进行研究,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-应变曲线和荷载-柱中挠度曲线,分析各参数对试件偏心受压力学性能的影响。通过试验数据回归分析,参考国内外相关规范,提出组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式。试验结果表明:偏心受压柱均为弯曲失稳破坏,长细比越大,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,试件极限承载力越低。研究表明,组合T形钢管混凝土柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;所提出的承载力计算公式可供工程设计参考。

摘要：注浆加固可有效改善深部矿区裂隙发育的环境,保证巷道围岩稳定和矿区安全开采。以淮南矿区顾北煤矿泥岩巷道注浆加固工程为依托,通过注浆固结体微观结构扫描电镜试验和力学特性的试验研究,对围岩孔隙特性与注浆固结体力学特性的关系进行了研究,在此基础上对固结体的摩尔-库伦本构模型进行了修正,并基于FLAC3D软件,开发了考虑围岩孔隙特性的注浆加固评价的数值仿真分析方法,对矿区巷道群注浆加固效果进行了计算。结果表明:岩体孔隙率对注浆固结体的强度和变形特性影响较大,固结体的弹性模量和黏聚力与孔隙率存在对数递增关系,内摩擦角随孔隙率增大而减小;注浆固结体可存在包裹和搭接两种胶结模式;巷道群数值模拟结果显示,无注浆条件下巷道拱顶下沉位移、两帮收敛位移以及底鼓位移最为明显,随着注浆固结时间增加,各部分变形均趋于稳定,验证了该方法能很好地表征注浆加固效果。研究成果可为煤矿巷道注浆加固设计和施工提供分析评价方法。

摘要：注浆是岩土工程中常用的加固方法,然而实际工程中形成的注浆固结体多含内缺陷,大多数注浆固结体的破坏本质上是含内缺陷固结体的破坏。为此设计一种含内缺陷试样的制备方法,进行一系列含内缺陷固结体试样的力学特性试验,并通过PFC2D数值方法对含内缺陷固结体进行数值对比试验。试验结果显示内缺陷的数量和位置均对注浆固结体的强度有显著影响,而且含内缺陷注浆固结体的破坏首先发生在缺陷位置处,初始阶段在孔洞上下周围位置出现极少量微剪切裂纹和少量微张拉裂纹,随着加载的进程各缺陷的微张拉裂纹不断扩展至贯通,进而导致试样最终破坏。研究成果可为注浆工程设计和施工提供一定的理论支持,也可为其他同类型工程提供新的思路。