巷道开挖围岩能量释放与偏应力应变能生成的分析计算

巷道开挖,围岩能量释放,同时在围岩中产生偏应力。围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏。在静水压力p0和岩体体积应变为0的条件下,利用文[1]在弹性、非线性软化本构模型导得的巷道围岩应力分布表达式,用重积分计算了围岩弹性区和软化区中的偏应力应变能Ud,证明了Ud可以简捷地用地应力p0关于巷壁位移ua做一次积分再乘巷壁周长的途径来得到,阐述了该计算途径的原理。巷道开挖过程围岩释放的能量等于围岩压力pa关于ua的积分乘巷壁周长。由此,可通过p0～ua曲线、pa～ua曲线所围面积的几何形式,表示围岩偏应力能、围岩弹性能释放量随ua变化的情况。所得研究结果可以深化围岩由于开挖产生的力学响应及挖成后围岩工况规律的认识。

非对称开采矿柱失稳的突变理论分析

正确求得非对称开采岩梁弯矩方程和挠曲线方程,采用Maple9.5符号运算软件,通过由能量守恒原理导得的总势能函数微分形式途径,建立非对称开采岩梁-(狭窄)矿柱系统动力失稳的突变模型,以分析形式给出矿柱失稳临界条件、矿柱失稳起始点和终止点位置,给出失稳瞬间岩梁的弹性能释放量;采用Matlab软件绘出的矿柱失稳性状图解形式蕴涵了丰富的信息量,对了解岩梁-矿柱系统各形变阶段的行为规律和识别岩梁沿某方向的等效刚度问题上有重要作用。分析结果表明,对称开采时岩梁等效刚度最大,非对称开采减小岩梁的等效刚度。非对称开采时矿柱受偏压,因此又减小了矿柱刚度即冲击倾向,其综合效果会使其失稳的强度要小于对称开采时矿柱的失稳强度。

岩体动力失稳终止点、能量释放量解析解与图解

以精确和近似突变模型方式,按Ⅱ体的步调,给出了岩体系统动力失稳弹性能释放量的解析解和图解;将地震、岩爆前后阶段岩体系统稳定性的定性认识提高到定量描述;严格确定了岩体系统弹性能瞬间释放终止点位置,为计算地震效率、研究释放的地震能量级、地震应力降、震后断层错距和围岩弹性应变恢复量提供了科学依据。系统失稳时具备对外界做功的本领,地震波能便是失稳的岩体系统以破坏性方式对环境做功。给出的弹性能释放量图解中蕴涵了丰富的信息量,为确定岩体动力失稳问题的数学模型是折迭突变模型给出有力佐证。

非线性硬化与非线性软化的巷、隧道围岩塑性分析

在符合岩体实际的弹性、应变非线性硬化和具拐点的非线性软化的三段式光滑连接应力-应变关系条件下,求得静水压力下圆形巷、隧道围岩塑性硬化区和软化区的应力分布表达式。证明了所求得的巷道围岩径向和切向应力曲线在硬化区半径r=Rs和软化区半径r=R处均光滑连接,特别是所求得的切向应力σθpo-r a曲线没有尖峰向上的应力集中,此结果与日本学者久武胜保的试验结果一致。指出基于理想弹、塑性本构模型的Kastener解有明显缺陷,其σθ-r曲线尖峰向上的应力集中与实际不符。

对“准脆性材料破裂过程失稳的尖点突变模型”的讨论

贵刊2006年第6期刊登了张明和李仲奎先生的题为“准脆性材料破裂过程失稳的尖点突变模型”的文章（以下简称为原文），述及岩石等准脆性材料在普通试验机（刚度相材于试验材料不是足够大）上加载时，由于材料的峰后软化特性，会导致试验机内弹性能于瞬间释放促成岩样以脆性形式破裂。这种非刚性加载导致岩样失稳破裂的机制，对于岩爆、冲击地压和地震等岩体系统的突发性动力失稳的研究有重要意义。对原文以上论述笔者表示赞同。

压杆跳跃屈曲的功、能增量方法分析

以微弯曲压杆平衡位置作准静态位移时任意一点处的状态作为参考态,建立平衡位置有微位移时的功、能增量平衡关系,导出相应的突变模型平衡方程对压杆的跳跃屈曲行为进行分析.该研究理论也可用于其他弹性体跳跃屈曲问题.

穿层柱框剪结构抗震设计探讨

以某带穿层柱框剪结构办公建筑为例,对该结构进行多遇地震下的振型分解反应谱法计算,分析其结构整体和穿层柱的受力情况,并根据局部穿层柱所占地震剪力的百分比来判断其对整个结构影响的大小。分析结果表明,穿层柱可不计入结构不规则一项,结构仅存在扭转不规则和体型收进不规则问题,不属于超限高层建筑。最后,针对不规则问题采取相应的加强措施。

斜坡失稳及其启程速度的折迭突变模型

临滑斜坡内聚集了巨大剪切形变能,坡体临滑释放的形变能大于滑带岩体破裂、贯通所需能量的部分,将转变成滑体弹冲剧发的动能.将坡体视为变形体,计算了重力作用下简化坡体模型的剪切形变能,计入滑带厚度,建立斜坡失稳的折迭突变模型,对滑体启动方式进行分析.研究表明,当坡体剪切刚度k小于滑带锁固段岩体抗剪力曲线软化段拐点处刚度|Q′(ut)|,即系统刚度比K=-Q′k(ut)<1时,滑动为剧动式滑坡.给出了滑体弹冲的动能表达式,由此得到的滑体弹冲剧发速度、加速度关系表明,滑体的启程弹冲效应与滑体规模成反比,给出剧动式滑体启程速度的算例.用格林公式证明了临滑坡体剪切形变能释放量,可以用折迭突变模型中的几何图形来表示.当参数变化使系统刚度比K=-Q′k(ut)≥1时,所建立的突变模型可以对缓动式滑坡进行描述.