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循环荷载下硬质层理砂岩疲劳损伤机制试验研究 被引量:1
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作者 宋战平 程昀 +2 位作者 杨腾添 杨鹏涛 潘红伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期490-499,共10页
列车动载扰动作用下隧道基底围岩的变形开裂蕴含着复杂的力学损伤问题。为探究循环荷载下硬质层理砂岩的疲劳损伤演化机制,对层理砂岩进行了疲劳力学试验及电镜扫描试验。结果表明:层理砂岩的宏观裂隙与动态应力-应变曲线存在时效对应关... 列车动载扰动作用下隧道基底围岩的变形开裂蕴含着复杂的力学损伤问题。为探究循环荷载下硬质层理砂岩的疲劳损伤演化机制,对层理砂岩进行了疲劳力学试验及电镜扫描试验。结果表明:层理砂岩的宏观裂隙与动态应力-应变曲线存在时效对应关系,层理效应越明显,滞回环跃迁越显著。层理砂岩力学参数具有明显的层理劣化效应。随层理倾角增大,峰值强度呈缓慢衰减—快速降低—急剧增大的趋势,疲劳寿命与峰值强度呈正相关。弹性模量呈急剧增大—缓慢增大—趋于平缓或降低的趋势,周期比分界点为28.57%和81.81%。砂岩破裂模式与层理效应密切相关,包括张拉破裂(Ⅰ型和Ⅱ型)、斜剪破裂及复合破裂;张拉破裂Ⅱ型具有压杆效应,破裂面粗糙度略小;斜剪破裂面粗糙度显著降低,压—剪作用导致复合破裂断面出现破碎带和光滑断口。循环加卸载效应导致层理砂岩的临界损伤呈非线性快速增大—近似线性增长—非线性急剧增大演变,Logistic反函数损伤模型可很好描述临界损伤规律,疲劳敏感性顺序依次为斜剪破裂型>复合破裂型>张拉破裂型。 展开更多
关键词 岩石力学 循环荷载 层理砂岩 疲劳损伤 破裂机制
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基于LCA的山岭隧道碳排放核算研究现状与展望
2
作者 宋战平 刘世昊 +3 位作者 孙引浩 成涛 张玉伟 王军保 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期943-951,共9页
首先,梳理山岭隧道碳排放核算研究的进展并进行探讨,基于生命周期评价理论(life cycle assessment,LCA)与排放因子法,结合山岭隧道特点对其全生命周期内各阶段的碳排放来源进行分析,着重探讨施工与运营阶段的计算边界;其次,强调碳排放... 首先,梳理山岭隧道碳排放核算研究的进展并进行探讨,基于生命周期评价理论(life cycle assessment,LCA)与排放因子法,结合山岭隧道特点对其全生命周期内各阶段的碳排放来源进行分析,着重探讨施工与运营阶段的计算边界;其次,强调碳排放核算过程中清单分析涉及到的碳排放因子与活动数据的获取方式与应用条件;然后,对核算结果的应用、不确定分析与碳排放预测的相关研究成果进行整理;最后,指出当前山岭隧道碳排放研究中存在的问题,并展望其未来发展方向。 展开更多
关键词 山岭隧道 碳排放核算 生命周期评价 排放因子法
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隧道施工中塌方风险耦合评估方法研究
3
作者 赵亮 苏元琛 +2 位作者 宋战平 徐甜 陈登峰 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3297-3306,共10页
为提高隧道施工塌方风险评估准确率,考虑评估的多指标性与耦合性特点,提出了一种基于风险耦合的隧道施工塌方风险评估方法。首先,通过事故统计分析确定14个塌方风险指标,并确定各指标风险等级阈值,建立了隧道塌方风险评价指标体系;然后... 为提高隧道施工塌方风险评估准确率,考虑评估的多指标性与耦合性特点,提出了一种基于风险耦合的隧道施工塌方风险评估方法。首先,通过事故统计分析确定14个塌方风险指标,并确定各指标风险等级阈值,建立了隧道塌方风险评价指标体系;然后,使用层次分析法与K-均值算法的组合权重计算方法确定评价指标权重,采用概率密度函数确定各指标等级隶属度;最后,通过耦合度公式计算指标间的耦合度,建立隧道施工塌方风险耦合评估模型。将建立的模型应用于某输水隧道的施工塌方风险评估,评估结果与实际情况基本吻合,验证了评估方法的合理性与可行性,为隧道施工塌方风险评估提供了新思路。 展开更多
关键词 安全工程 隧道塌方 风险耦合 风险评估
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倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置 被引量:3
4
作者 康宝祥 宋战平 +3 位作者 张庆贺 许晓静 周冠南 潘红伟 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期89-99,共11页
针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜... 针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。 展开更多
关键词 隧道工程 煤系地层 围岩大变形 破坏机理 数值模拟
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并行双洞公路隧道平导巷道式通风方案优化研究 被引量:1
5
作者 许王亮 徐磊磊 +4 位作者 许晓静 郭家琛 韩大鹏 宋战平 鲁洁 《市政技术》 2024年第8期229-237,共9页
依托四川省凉山彝族自治州大凉山1号隧道,采用流体力学Fluent软件对平导巷道式通风方案进行数值模拟和流场研究,并对原方案进行优化和验证。研究结果表明:原方案存在污浊风循环现象,提出了在人行横通道上设置风门或射流风机,或在平导内... 依托四川省凉山彝族自治州大凉山1号隧道,采用流体力学Fluent软件对平导巷道式通风方案进行数值模拟和流场研究,并对原方案进行优化和验证。研究结果表明:原方案存在污浊风循环现象,提出了在人行横通道上设置风门或射流风机,或在平导内更改风门的位置或增设射流风机群等优化方案;通过对优化方案进行数值模拟发现,平导增设射流风机群能解决污浊风循环问题,且建议采用SSF-6.3射流风机;并对平导增设射流风机群方案进行了验证,隧道内CO最大含量低于0.0024%,CH4最大含量低于0.25%,均满足施工通风要求。相关研究结论可为类似隧道通风方案优化提供参考。 展开更多
关键词 公路隧道 巷道式通风 平导 方案优化
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基于矿物溶解理论的砂岩化学损伤动态模型
6
作者 梁艳玲 霍润科 +3 位作者 宋战平 穆彦虎 秋添 宋子羿 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期159-165,共7页
酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液... 酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液的pH值、阳离子浓度、岩样的质量及其纵波波速,并通过矿物溶解理论与化学动力学原理,建立反映整个腐蚀过程的砂岩化学损伤动态模型。研究结果表明:酸性环境下砂岩的损伤主要由长石和方解石的溶解所致,矿物溶解反应分为界面吸附、界面交换、解吸附三个步骤,且步骤最慢者对整个反应起控制作用。矿物溶解速率与H+浓度的n次幂成正比,且0<n≤1,其数值与矿物自身特性和溶液pH值有关。酸-岩反应具有较强的时间依赖性,其速率随腐蚀时间的延长逐渐减小而后趋于稳定,且溶液pH值越小,腐蚀时间越长,砂岩劣化越严重。pH=1、3的盐酸溶液作用下,通过化学损伤模型得到的砂岩孔隙度与通过纵波波速得到的孔隙度随腐蚀时间的变化规律具有较好的一致性,验证了模型的有效性与合理性。研究结果可为酸化学环境下岩体工程的安全性评估与灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 砂岩 矿物溶解 化学损伤模型 孔隙度 纵波波速
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Failure mechanism and infrared radiation characteristic of hard siltstone induced by stratification effect 被引量:1
7
作者 CHENG Yun song zhanping +2 位作者 XU Zhiwei YANG Tengtian TIAN Xiaoxu 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2024年第3期1058-1074,共17页
The deformation in sedimentary rock induced by train loads has potential threat to the safe operation of tunnels. This study investigated the influence of stratification structure on the infrared radiation and tempora... The deformation in sedimentary rock induced by train loads has potential threat to the safe operation of tunnels. This study investigated the influence of stratification structure on the infrared radiation and temporal damage mechanism of hard siltstone. The uniaxial compression tests, coupled with acoustic emission(AE) and infrared radiation temperature(IRT) were conducted on siltstones with different stratification effects. The results revealed that the stratigraphic structure significantly affects the stress-strain response and strength degradation characteristics. The mechanical parameters exhibit anisotropy characteristics, and the stratification effect exhibits a negative correlation with the cracking stress and peak stress. The failure modes caused by the stratification effect show remarkable anisotropic features, including splitting failure(Ⅰ: 0°-22.50°, Ⅱ: 90°), composite failure(45°), and shearing failure(67.50°). The AE temporal sequences demonstrate a stepwise response characteristic to the loading stress level. The AE intensity indicates that the stress sensitivity of shearing failure and composite failure is generally greater than that of splitting failure. The IRT field has spatiotemporal migration and progressive dissimilation with stress loading and its dissimilation degree increases under higher stress levels. The stronger the stratification effect, the greater the dissimilation degree of the IRT field. The abnormal characteristic points of average infrared radiation temperature(AIRT) variance at local stress drop and peak stress can be used as early and late precursors to identify fracture instability. Theoretical analysis shows that the competitive relationship between compaction strengthening and fracturing damage intensifies the dissimilation of the infrared thermal field for an increasing stress level. The present study provides a theoretical reference for disaster warnings in hard sedimentary rock mass. 展开更多
关键词 Hard siltstone Failure mechanism Stratification effect Infrared radiation characteristic Temporal-damage mechanism DISSIMILATION
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基于贯入度指数的TBM围岩可掘性分级研究
8
作者 张玉伟 赵祎睿 +1 位作者 宋战平 何十美 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期949-958,共10页
隧道掘进机(TBM)前期投入巨大,合理划分TBM可掘性分级并给出施工参数建议值对预测施工工期、控制成本等有重要意义。以深圳地铁6号线6101标段大浪站石岩站区间羊台山隧道TBM施工项目为背景,首先以贯入度指数FPI为掘进性能评价指标,通过S... 隧道掘进机(TBM)前期投入巨大,合理划分TBM可掘性分级并给出施工参数建议值对预测施工工期、控制成本等有重要意义。以深圳地铁6号线6101标段大浪站石岩站区间羊台山隧道TBM施工项目为背景,首先以贯入度指数FPI为掘进性能评价指标,通过Spearman相关性分析FPI作为评价指标的合理性;在此基础上以FPI为输入参数分别建立掘进贯入度、刀盘推力和掘进速度预测公式,并基于羊台山隧道右线掘进数据进行可靠性验证;基于k-均值聚类方法,以FPI为聚类指标,划分出可掘性等级,并根据掘进参数预测公式,给出了对应可掘性等级的掘进参数建议值。结果表明:(1)FPI能够在一定程度合理反映TBM施工中的岩机关系,可作为掘进性能评价指标;(2)建立的TBM掘进参数预测公式,相关性系数R2分别为0.75、0.98和0.97,相关性良好,能够准确为TBM掘进提供预测参数;(3)根据建立的TBM可掘性分级方法将围岩划分为5级,确定了不同等级下掘进参数值。 展开更多
关键词 隧道掘进机(TBM) 围岩参数 掘进性能预测 可掘性分级
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盾构隧道围岩特性实时获取技术研究进展
9
作者 刘乃飞 周浩 +2 位作者 宋战平 刘廉柏超 陶磊 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第5期86-103,135,共19页
盾构法在隧道工程施工中广泛应用,实时获取盾构隧道围岩特性对于保障施工安全、提高施工效率及控制成本至关重要。本文从钻探技术、渣土分析、物探技术三个方面梳理了盾构隧道围岩特性实时获取技术的主要研究进展,归纳了现有技术并对其... 盾构法在隧道工程施工中广泛应用,实时获取盾构隧道围岩特性对于保障施工安全、提高施工效率及控制成本至关重要。本文从钻探技术、渣土分析、物探技术三个方面梳理了盾构隧道围岩特性实时获取技术的主要研究进展,归纳了现有技术并对其未来发展方向进行了展望。超前钻探虽能准确获取围岩信息,但受限于盾构设备和施工条件,其实施难度较大;基于掘进参数和渣土分析实时获取围岩特性的方法,准确性尚待验证;物探法则面临信号传输易受干扰、数据解译难度高以及物探设备与盾构设备适配性不足等挑战。为了实现盾构隧道围岩特性的实时获取,建议优化超前钻探设备与布局,结合多传感器数据和机器学习等技术提升掘进参数与渣土分析方法的准确性,同时提高物探设备的便携性和数据解译能力。在实际应用中,应综合考虑上述方法并根据工程的实际情况进行选择。 展开更多
关键词 盾构隧道 围岩特性 实时获取 钻探技术 渣土分析 物探技术
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盾构渣土分析及处理研究进展综述
10
作者 王浩宇 刘乃飞 +2 位作者 刘廉柏超 宋战平 陶磊 《陕西煤炭》 2024年第9期74-79,113,共7页
盾构法作为隧道施工的重要方法,被广泛运用于城市、山岭隧道等工程建设之中,盾构渣土作为隧道施工主要废弃物,若长时间堆放,将对周边生态环境构成极大的危害。因此,对盾构渣土进行研究与处置具有十分重要的现实意义。从传统盾构渣土颗... 盾构法作为隧道施工的重要方法,被广泛运用于城市、山岭隧道等工程建设之中,盾构渣土作为隧道施工主要废弃物,若长时间堆放,将对周边生态环境构成极大的危害。因此,对盾构渣土进行研究与处置具有十分重要的现实意义。从传统盾构渣土颗粒分析方法、基于数字技术的盾构渣土分析以及盾构渣土的处置与利用3方面进行剖析。具体包括对筛分法、激光粒度仪法进行了现状列举分析,随后针对颗粒的图像获取以及颗粒图像的分析进行了阐述,最后基于渣土带来的环境问题以及国家政策的支持,结合目前的渣土利用现状,总结了渣土的再利用方式。以期对渣土进行快速分析并进行资源化利用,为后续渣土处理技术的研究提供参考。 展开更多
关键词 盾构施工 渣土级配 理论与技术 渣土处理
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既有公路隧道改扩建技术研究动态及展望 被引量:7
11
作者 宋战平 张泽坤 +2 位作者 程昀 霍润科 张玉伟 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期1216-1234,共19页
社会经济的飞速发展导致公路运输需求与通行能力不相匹配的矛盾日益明显,既有公路隧道改扩建成为改善未来公路交通运输环境的长期有效手段。通过对典型改扩建公路隧道文献检索及案例统计分析,明确了公路隧道改扩建的发展趋势及研究动态... 社会经济的飞速发展导致公路运输需求与通行能力不相匹配的矛盾日益明显,既有公路隧道改扩建成为改善未来公路交通运输环境的长期有效手段。通过对典型改扩建公路隧道文献检索及案例统计分析,明确了公路隧道改扩建的发展趋势及研究动态,指出了公路隧道改扩建方案研究的现状与不足,依据方案比选提出了改扩建建议方案;结合4种典型改扩建工法及隧道扩大系数,提出了既有公路隧道改扩建的建议施工工法;阐述了改扩建公路隧道围岩压力计算、围岩力学响应、爆破振动控制及支护参数的研究动态与不足;提出了BIM技术、人工智能技术、绿色建造及碳中和理念等在改扩建隧道中的应用前景;指出建设标准规范化、扩建方案智能化、施工方法创新化和理论研究系统化是未来重点研究方向。 展开更多
关键词 公路隧道 改扩建技术 研究动态 施工工法 围岩稳定性
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邻近既有建(构)筑物隧道爆破方案评价及优化方法 被引量:7
12
作者 宋战平 张艺多 +2 位作者 郭德赛 张玉伟 金琪 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第1期14-24,共11页
为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响,提高隧道爆破质量,基于数值模拟和非线性模糊层次分析法(FAHP)提出邻近既有建(构)筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并... 为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响,提高隧道爆破质量,基于数值模拟和非线性模糊层次分析法(FAHP)提出邻近既有建(构)筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并进行动力响应分析,结合建(构)筑物爆破振动安全判据对模拟监测点的振动影响进行评价和振动控制参数优化;运用非线性FAHP对满足振速控制标准的爆破参数进行合理性综合评价,并对影响评价结果的主要指标参数进行优化;根据符合各阶段合理性判据的爆破参数确定爆破方案。在工程应用中,经该方法优化后的方案较原方案单段最大药量减少了25%,测点峰值振速(PPV)降低了41.2%;方案实施后,现场监测结果与模拟结果的衰减趋势和峰值大小基本一致,且爆破效果符合光面爆破的相关技术要求,从而验证了该方法各阶段评定判据设立的合理性及方案评价和优化的可行性。 展开更多
关键词 隧道工程 数值模拟 模糊层次分析法 爆破方案 爆破参数
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考虑渗透压力作用的岩石单轴压缩损伤模型构建及试验验证 被引量:4
13
作者 宋战平 王加辉 +3 位作者 潘红伟 杨棚涛 杨腾添 田松 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-87,共10页
在富水环境下隧道与地下工程建设中,因地下水渗透引起的围岩失稳导致施工安全事故频发的问题日益突出,建立考虑渗透水压力作用的岩石单轴压缩损伤本构模型对指导现场施工具有重要意义。为描述岩石在单轴压缩破坏过程中的应力−应变关系,... 在富水环境下隧道与地下工程建设中,因地下水渗透引起的围岩失稳导致施工安全事故频发的问题日益突出,建立考虑渗透水压力作用的岩石单轴压缩损伤本构模型对指导现场施工具有重要意义。为描述岩石在单轴压缩破坏过程中的应力−应变关系,在原有的岩石本构模型基础上,引入孔隙岩石变形模型、孔隙纵横比、自洽模型等概念和水化学损伤、Weibull统计损伤等理论,同时考虑渗透压力对岩石弹性模量的影响,确定岩石不同阶段的损伤模型,阐述岩石闭合应力和损伤阈值的确定方法,进而建立适用于不同渗透压力作用下的岩石单轴压缩全过程的本构方程。最后,将构建的本构模型得出的理论曲线与灰岩单轴压缩试验所得实际曲线和文献获得的理论曲线进行对比,该模型很好地体现了岩石压缩全过程的应力−应变曲线,充分证明了此模型的合理性与适用性。 展开更多
关键词 损伤阈值 岩石 本构模型 渗透压力 弹性模量
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黄土损伤模型及其在隧道施工稳定性分析中的应用 被引量:3
14
作者 宋战平 吴友川 +2 位作者 周冠男 潘红伟 肖珂辉 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期640-649,共10页
为了更加正确合理地对黄土隧道施工的围岩稳定性进行判别,建立了黄土的损伤统计本构模型,并提出了一种判别隧道施工稳定性的极限应变法。假设黄土微元强度分布服从复合幂函数,基于连续介质损伤力学理论以及等效应变理论,同时考虑围压和... 为了更加正确合理地对黄土隧道施工的围岩稳定性进行判别,建立了黄土的损伤统计本构模型,并提出了一种判别隧道施工稳定性的极限应变法。假设黄土微元强度分布服从复合幂函数,基于连续介质损伤力学理论以及等效应变理论,同时考虑围压和含水量对黄土变形模量的影响,利用统计学的方法建立了一个能够反映不同含水量和不同围压条件下黄土应力应变关系的本构模型。经验证,建立的模型可以较好地反映黄土在受荷全过程中的应变硬化特性,尤其是在低围压条件下的应变软化特性。通过本文所建立的黄土损伤统计本构模型,在原有的围岩极限应变判断法基础上对围岩界限应变求解公式进行修正,最终提出了一个适用于黄土地层的隧道施工稳定性判别方法,并将其应用于实际工程中。 展开更多
关键词 黄土 损伤统计 本构模型 围岩稳定性 极限应变法
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考虑层理倾角的硬质砂岩力学行为及破裂响应特征 被引量:2
15
作者 宋战平 刘洪珂 +3 位作者 郑方 程昀 孙引浩 宋婉雪 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期167-175,共9页
针对考虑层理倾角的硬质砂岩力学行为及破裂响应特征问题,对不同层理倾角的硬质砂岩进行单轴压缩试验,深入探究层理倾角对硬质砂岩力学行为的影响以及层理倾角与碎块分形特征之间的关系。试验结果表明:(1)层理倾角对硬质砂岩应力−应变... 针对考虑层理倾角的硬质砂岩力学行为及破裂响应特征问题,对不同层理倾角的硬质砂岩进行单轴压缩试验,深入探究层理倾角对硬质砂岩力学行为的影响以及层理倾角与碎块分形特征之间的关系。试验结果表明:(1)层理倾角对硬质砂岩应力−应变曲线的类型特征无显著影响,但倾角较小时(0°、22.5°、45.0°),曲线表现为单峰变化规律,倾角较大时(67.5°、90.0°),曲线表现为多峰变化规律,且曲线波动位置主要位于峰值附近。(2)峰值应力σd和峰值应变εd均在倾角为67.5°(最不利层理结构面)时达到最小值46.25 MPa和9.80×10^(−3),层理倾角对硬质砂岩应力的影响明显大于应变,受层理倾角的影响,硬质砂岩的各向异性度为1.32~1.64,表现出低各向异性特征。(3)硬质砂岩随着层理倾角的增大呈现出剪切破坏−剪切张拉复合破坏−层理结构面剪切破坏−劈裂破坏的损伤破坏演化规律;单轴压缩下硬质砂岩的碎块质量特征和分形特征明显,硬质砂岩碎块以中块分布为主,层理倾角对细粒碎块的质量分布影响较小,其分形维数值位于1~2,碎块较大比例分布在大尺寸分布区间。研究结果可为含层理结构面岩石的稳定性及地下空间工程灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 硬质砂岩 单轴压缩 层理倾角 破裂响应 分形维数 变形特征
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复杂地质隧道洞口段穿越既有抗滑桩施工方案研究 被引量:1
16
作者 张立军 王怀正 +2 位作者 宋战平 王盼 何芹 《市政技术》 2023年第10期181-188,共8页
复杂地质条件下隧道洞口段施工对围岩扰动较大,容易发生滑塌现象,以四川省攀枝花市阳光隧道工程为例,采用Midas GTS NX软件建立隧道洞口段三维模型,探讨了在扶壁式挡墙+置换桩的综合治理措施下,隧道和置换桩结构以及边坡位移场和应力场... 复杂地质条件下隧道洞口段施工对围岩扰动较大,容易发生滑塌现象,以四川省攀枝花市阳光隧道工程为例,采用Midas GTS NX软件建立隧道洞口段三维模型,探讨了在扶壁式挡墙+置换桩的综合治理措施下,隧道和置换桩结构以及边坡位移场和应力场的变化特征,分析了该施工方案的合理性,并预测了边坡潜在滑动面以及隧道开挖薄弱部位。通过研究可知,隧道边墙以及破桩区上部既有抗滑桩处为施工薄弱环节;隧道拱顶的最大沉降值为-25.07 mm,置换桩结构X、Y向最大位移分别为2.87、-4.47 mm,边坡安全系数为1.70,均满足施工规范要求;典型断面拱顶沉降以及净空收敛均满足施工设计控制值要求。该施工方案对后续复杂地质条件下隧道开挖具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 隧道 洞口段 昔格达地质 抗滑桩 数值模拟 置换桩结构
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考虑拱效应的隧道管棚力学模型与参数分析 被引量:6
17
作者 许晓静 宋战平 +2 位作者 李辉 田小旭 周冠南 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期95-106,132,共13页
为了更好地研究隧道管棚的实际受力状态,根据隧道施工工序和施工影响,将隧道管棚划分为二衬段、初支段、开挖段以及掌子面前方的扰动段和未扰动段等五段,考虑管棚注浆后形成整体管棚拱的拱效应,建立了五段式隧道管棚的Winkler弹性地基... 为了更好地研究隧道管棚的实际受力状态,根据隧道施工工序和施工影响,将隧道管棚划分为二衬段、初支段、开挖段以及掌子面前方的扰动段和未扰动段等五段,考虑管棚注浆后形成整体管棚拱的拱效应,建立了五段式隧道管棚的Winkler弹性地基梁新模型,推导了五段式隧道管棚模型的挠度和内力计算公式,并与既有工程案例进行对比分析,同时对不同的开挖进尺、管棚直径和加固区弹性模量进行了分析。结果表明:新模型得到的管棚挠度最大值和挠度最大值对应的位置与现场监测结果更为接近,能够解决已有管棚模型因边界条件设置不合理而造成的管棚变形在扰动段的末端出现的上拱现象,更符合管棚实际的变形情况;改变开挖进尺对管棚的挠度影响更大,管棚钢管直径为108 mm和114 mm时,其管棚支护效果相差不大;当Ec(加固区弹性模量)>40.0 Eg(围岩弹性模量)时,开挖进尺和钢管直径对管棚的挠度和弯矩的影响不大,因此,提高加固区的弹性模量是减小管棚挠度和内力最有效的方法。 展开更多
关键词 隧道工程 管棚 拱效应 弹性地基梁 参数分析
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面容比对酸蚀砂岩溶解特性与力学性能的影响 被引量:1
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作者 梁艳玲 霍润科 +3 位作者 宋战平 穆彦虎 熊爱华 宋子羿 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1527-1537,共11页
为研究静态酸−岩反应体系中,面容比对砂岩溶蚀及劣化特性的影响,选择pH=2、5的盐酸与硫酸溶液为腐蚀环境,通过改变砂岩表面积以设置不同面容比,研究其对砂岩物理化学及力学性质的影响规律,并通过酸岩反应理论,分析面容比对砂岩腐蚀过程... 为研究静态酸−岩反应体系中,面容比对砂岩溶蚀及劣化特性的影响,选择pH=2、5的盐酸与硫酸溶液为腐蚀环境,通过改变砂岩表面积以设置不同面容比,研究其对砂岩物理化学及力学性质的影响规律,并通过酸岩反应理论,分析面容比对砂岩腐蚀过程中扩散−溶解机制的影响。研究结果表明:在不同面容比条件下,砂岩质量损失率、总阳离子析出量与腐蚀时间均呈幂函数关系,且面容比与溶解速率常数呈正相关,对反应级数影响较小。不同环境下反应级数均小于1,砂岩腐蚀速率随时间逐渐减小。在pH=2、5的盐酸和pH=2硫酸溶液中,不同阳离子析出量N呈现N(Ca^(2+))>N(Na^(+))>N(Mg^(2+))>N(K^(+)),在pH=5硫酸溶液中,则N(Na^(+))>N(Ca^(2+))>N(Mg^(2+))≈N(K^(+))。酸岩反应可概括为扩散控制和化学反应控制2种机制,控制参数均与面容比呈负相关,与溶液pH呈正相关,硫酸溶液中各参数稍大于盐酸溶液中相对应的数值。不同环境下酸岩作用过程均由化学反应主导,且面容比对扩散作用的影响强于化学反应。酸蚀砂岩的力学性能发生劣化,单轴压缩下其破坏过程分为压密、弹性变形、塑性屈服、峰后4个阶段,砂岩峰值强度、弹性模量降低,峰值应变增加,脆性减弱,延性增强,面容比越大,其劣化越严重。整体上,溶液pH越小,面容比对砂岩溶解特性与力学性能的影响越显著,且盐酸溶液对面容比的敏感程度稍强于硫酸溶液。研究结果可为酸化学环境下岩体工程的安全性评估与灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 砂岩 酸腐蚀 面容比 扩散−溶解机制 力学特性
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冻融循环作用下钢纤维煤矸石混凝土抗冻性能研究 被引量:3
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作者 石建文 宋战平 +2 位作者 崔国静 程昀 严冰 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第1期52-59,共8页
寒区冻害是影响混凝土结构耐久性的重要因素.为揭示冻融循环作用下钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能及微观冻融机理,对棱柱体钢纤维煤矸石混凝土试样进行了冻融循环及SEM试验.结果表明:冻融导致素混凝土裂隙贯通且结构呈松散状,抗冻能力偏... 寒区冻害是影响混凝土结构耐久性的重要因素.为揭示冻融循环作用下钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能及微观冻融机理,对棱柱体钢纤维煤矸石混凝土试样进行了冻融循环及SEM试验.结果表明:冻融导致素混凝土裂隙贯通且结构呈松散状,抗冻能力偏差.掺入钢纤维起到增强阻裂作用,抗冻能力明显提高.钢纤维煤矸石混凝土的质量损失率与冻融循环次数呈线性-指数函数增长.冻融效应对动弹模量的变化率具有劣化作用,动弹模量损失率呈线性衰减.劈拉强度随钢纤维体积率提高呈先增大后衰减变化,钢纤维体积率为2.00%的混凝土的强化作用明显低于0.50%~1.50%,钢纤维明显降低了混凝土的冻融损伤.随着冻融次数增大,素混凝土表层剥落显著,钢纤维混凝土未出现结构疏松现象.钢纤维限制了裂隙贯通,具有明显的增强阻裂作用.研究成果可为钢纤维煤矸石混凝土在寒区建筑工程中的应用提供参考. 展开更多
关键词 冻融循环作用 钢纤维 煤矸石混凝土 抗冻性能 微观冻融机理
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山岭浅埋隧道进洞方案优化与洞口段稳定性分析 被引量:2
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作者 陈兴 王怀正 +2 位作者 宋战平 曾涛 田小旭 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第3期359-367,共9页
若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施,易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景,探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下,隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限... 若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施,易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景,探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下,隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限元分析软件MIDAS-GTS建立三维模型,模拟隧道施工过程,并结合实际工程监测数据,对比研究了两种支护方案优劣性.结果表明:锚网喷支护方案围岩最大横纵向位移分别为3.55 mm和8.73 mm,最大拉应力为1.91 MPa;衬砌沿隧道开挖方向的最大弯矩为33.71 kN·m,最大横向位移为3.55 mm.锚网喷支护方案较微型桩墙支护方案更为有效,显著提高了洞口边坡稳定性.因此,锚网喷支护方案在该地形中更具合理性.其结论对山岭地区公路隧道的建设提供一定的指导作用. 展开更多
关键词 隧道洞口 对比分析 数值模拟 稳定性
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