掌子面前支撑压力带岩层变形破坏机制研究

利用岩石滑移破坏强度理论,研究地下开采时掌子面前方岩体中的应力和应变状态,分析引起支撑压力区岩体体积变化的主要因素,并通过对体积变形状态及变形结果的分析,得到深部围岩区域破裂现象的发生条件。结果显示,深部岩体工程中掌子面前支撑压力区域体积变化的主要原因是最大支撑压力区域在各向不均匀压缩的条件下产生的"分层剥离",该机制可解释分区破裂化现象。同时,根据浅部与深部岩体工程的不同特征现象,给出以单轴抗压强度表示的界定浅部与深部工程的解析表达式,并认为对于较薄的岩层,普朗特解是一种很好的近似。

考虑卸荷时间的深埋巷道附近破坏特性研究

巷道开挖卸荷即巷道附近围岩应力重分布,卸荷速率影响应力场,开挖卸荷本质上是动力问题。根据弹性力学知识并假定卸荷过程符合时间参数t 0的函数,基于Hamilton原理,获得考虑卸荷时间的巷道附近应力场演变规律。系统概括不同埋深条件下巷道附近应力场特征,并针对深埋巷道地应力较围岩强度大的特点,详细地分析考虑剪切及拉伸破坏时巷道附近破坏特征。结果表明,自巷道壁由近及远出现以剪切破坏、未破坏、拉伸破坏为主要特征的现象,也即以"剪切破坏+未破坏+拉伸破坏"为主要特征的状态是巷道附近可能破坏模式之一,并且该现象与围岩性质及卸荷时间相关。

地下结构抗冲击波作用层裂钢板效果数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件,对混凝土结构底面是否固定钢板进行了模拟。通过对两种情况下的结果分析,揭示了混凝土不同位置处单元σy值的时程规律,得到了在计算时间内钢板的存在能够有效地减小相邻混凝土单元的最大拉应力,并延长其出现时间;同时得到了在类似研究的工程结构中,边界效应对混凝土层裂现象无影响。对相关工程的设计、施工具有参考价值。

脉冲荷载作用下地下结构动力特性及钢板抗层裂性能数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件,对脉冲荷载作用下结构底面有无固定钢板时混凝土结构的动力特性及钢板的抗层裂性能进行了数值分析,对比分析了两种情况下混凝土结构的应力-时程特征,研究了边界效应对混凝土-钢板结构抗层裂性能的影响。分析表明,底面固定钢板能够有效地减小相邻混凝土的最大拉应力,提高其抗层裂性能;边界效应对混凝土层裂现象并无影响。此研究成果可为相关工程的设计、施工提供参考。

应变率对红砂岩渐进破坏过程和特征应力的影响

为了深入研究脆性岩石的渐进破坏过程,利用RMT-150C型岩石力学试验系统对产自鲁南地区的一种红砂岩进行了系统的力学性质试验研究,得出该类型砂岩试样在不同应变率条件下的力学表现。将试件的渐进破坏过程通过特征应力分为裂纹闭合阶段、线弹性变形阶段、裂纹起裂和稳定扩展阶段以及裂纹不稳定扩展阶段,通过对应力-应变曲线、轴向变形刚度、体积应变曲线和裂纹体积应变等数据的分析,以及采用动点回归技术确定了试样的起裂应力和致损应力,并进一步研究了该类红砂岩的渐进破坏过程及红砂岩峰值强度、起裂应力等参数和应变率之间的关系。试验结果表明,随着应变率的增加,红砂岩试样的峰值强度先降低后提高,起裂应力及致损应力与峰值强度的比值均有所降低。分析了红砂岩峰值强度变化的物理机制并给出了解释,研究了应变率对红砂岩渐进破坏过程的影响。

基于气象参数的混凝土结构日照温度作用分析

气象参数是分析日照环境下混凝土结构温度作用的关键参数之一。影响日照环境下混凝土结构温度场的气象参数主要有太阳辐射、气温和风速。本文分析了这些气象参数变化的一般规律,提出其时程分析模型,并从概率统计的角度分析了这些参数的分布规律,确定了具有一定重现期的气象参数代表值。最后以一个混凝土箱梁为例,利用这些气象参数代表值计算分析了其日照温度场,并根据计算温度场拟合得到竖向温差分布曲线。计算表明,分析日照环境下混凝土结构温度场时应考虑气象参数的随机分布。

爆炸破碎区坚硬岩石动力模型及其数值模拟方法

为研究爆炸破碎区坚硬岩石波阵面后的动力变形规律,引入改进的C.C.Grigorian模型,建立高压状态方程,推导增量本构方程。基于LS-DYNA9703D二次开发平台编制用户子程序,计算坚硬岩石耦合装药时高围压条件下爆炸破碎区动力响应,并将计算结果与模型试验、弹性模型及PSEUDO_TENSOR模型的计算结果进行比较分析。结果表明:改进的C.C.Grigorian模型计算结果与试验结果比较一致,可用于高围压水平下爆炸破碎区坚硬岩石动力变形与破坏分析。由于考虑岩石破碎软化的影响,爆腔永久位移与弹性模型和PSEUDO_TENSOR模型的计算结果明显不同;波阵面后爆腔表面介质的速度衰减规律与试验结果较为相似;围压水平对爆腔膨胀后的永久位移有显著影响,围压水平越高永久位移越小;爆腔膨胀后的永久位移对松弛特征时间比较敏感。

神经网络对混凝土动态特性的预测及试验

为研究混凝土高应变率下的动态特性,基于神经网络对非线性系统的辨识和预测功能,结合Leven-berg-M arquardt算法,利用变截面Hopk inson压杆对聚丙烯纤维混凝土的3种应变率下冲击压缩试验数据,采用BP网络对其峰值应力和对应的应变进行预测,并与试验结果进行了比较。分析表明,预测仿真结果与试验结果是相吻合的,所建立的网络模型可为研究混凝土高应变率下的应力应变关系提供参考。

椭圆形基坑支护土压力分布理论初探

为使基坑设计更加科学合理,分析了椭圆形基坑支护的变形和土压力分布情况。结果表明:椭圆形支护上存在4个土压力转变点,在转变点处土压力会发生主、被动之间性质的转变;作用于支护上的土压力值是区别于经典理论的"类主动土压力"和"类被动土压力",它们之间存在一定的比例关系。根据椭圆形支护上土压力的分布模式,提出了3种确定椭圆形支护土压力的方法。