不同节理倾角下围岩最大主应力变化规律

层状围岩隧道在施工扰动下极易出现拱部严重超挖、掉块、离层、弯折、坍塌等工程问题,快速准确地确定层状围岩在开挖过程中的物理力学性质对选择合理的支护设计参数以及消除安全隐患十分重要。基于三维离散元计算方法 ,模拟分析不同倾角下层状隧道围岩的稳定性,得到如下结论:(1)当层状节理水平与竖直时,在隧道拱顶正上方与拱底正下方出现了拉应力集中释放带。(2)当层状节理倾角为30°时,围岩最大主应力为拉应力,这表明这部分围岩出现三向受拉状态。(3)当节理倾角为60°时,隧道围岩应力集中区域面积较大,在隧道右拱脚处出现了较大的压应力,其压应力为54.3 MPa。

单层褶皱变形过程中最大主应力与水平应变的变化及其影响因素

对地质构造进行定量半定量研究是地质工作者近几十年来一直努力的方向,构造数值模拟是有效的定量研究方法之一。褶皱是一种典型的构造类型,对褶皱构造进行定量半定量研究也一直是构造地质学家们所致力解决的研究课题。本文结合近年来单层褶皱构造数值模拟研究进展,以及笔者近几年来对单层褶皱所进行的数值模拟实验研究,主要论述了单层褶皱变形的影响因素,单层褶皱变形过程中的最大主应力与水平应变的变化及其影响因素等。数值模拟技术为褶皱变形提供了一种新的研究方法,该方法在构造地质领域将有很好的发展前景。

大主应力方向及中主应力系数对重塑黄土小应变刚度特性影响试验研究

利用配备高精度应变传感器的空心圆柱扭剪仪对重塑黄土开展了一系列定向剪切试验,剪切过程中保持平均主应力p、大主应力方向角?以及中主应力系数b不变。共完成了包括3组不同大主应力方向角和1组不同中主应力系数的4组试验,共21个试样。对定向剪切条件下重塑粉土的应力-应变-强度以及小应变(<0.1%)刚度特性进行了研究,分析了不同大主应力方向角及中主应力系数的影响。试验研究结果表明,重塑黄土存在显著的强度各向异性特性,沿?=0°方向的强度最大,而最小强度方向因中主应力系数的不同而不同。?=0°时,b=0.25的强度最大,此时试样接近平面应变条件。小应变条件下重塑黄土的剪切刚度也因剪切时?和b的不同而不同,剪应变小于0.02%和大于2%时,刚度基本保持不变,初始剪切刚度很大,当剪应变大于0.02%后,随着剪应变的增加而迅速衰减,衰减曲线可以采用指数函数进行较好的拟合。

基于最大主应力判据的深埋巷道岩爆预测

岩爆是开采深部矿床常遇到的难题,会对矿山企业造成巨大的损失。为了预测深部矿床围岩的岩爆活动,文章针对某金属矿深埋巷道开挖工程,首先通过室内岩石力学试验获取多个围岩岩爆倾向性指标值,并以有效冲击能量指标W为主,其他指标为辅,判定矿区各围岩的岩爆倾向。在此基础上,依据基于最大主应力的岩爆判别准则,对不同深度的大理岩和花岗闪长斑岩两种围岩的巷道开挖进行了数值模拟计算,由此判定了巷道周边各部位的岩爆等级。结果表明：该矿区埋深为450~1 050 m的两种围岩巷道不同部位,开挖完成后均可能出现中等至高等的岩爆活动,各部位的岩爆等级排序为底板两侧〉巷道两帮〉拱顶内缘;埋深情况相同的两种围岩巷道,花岗闪长斑岩巷道发生岩爆的等级更高。该研究结果为深埋巷道的开挖及制定合理的岩爆预防措施提供了依据。

残余最大主应力与振动焊接参数的相关性分析

采用试验分析、数理统计的方法研究不同参数下的振动埋弧焊残余最大主应力（σmax）。结果表明：在较小焊接热输入（22.8kJ/cm）下,σmax随着振动加速度的增大而减小,且趋势明显;在中等焊接热输入（26.6kJ/cm）下,σmax在10m/s2的振动加速度下残余应力最小;而对于较大焊接热输入（31.6kJ/cm）,σmax也较大,只有振动加速度达到15m/s2时σmax才有明显下降。建立了焊接热输入、振动加速度与残余最大主应力的相关性关系曲线,确定了以降低残余应力为主要目标的最佳工艺参数,认为焊接热输入在22.8~32kJ/cm范围时,振动加速度选取在10~15m/s2范围内,可获得较低的残余最大主应力。

最大主应力预测点焊疲劳寿命研究

采用基于最大主应力的点焊疲劳寿命预测方法对拉剪受力状态下的电阻点焊疲劳寿命进行有限元模拟。使用壳单元、CWELD点焊连接单元建立点焊有限元模型,利用商业有限元软件Nastran进行线弹性分析。通过对比分析线弹性有限元分析结果、焊接接头疲劳试验数据,拟合出基于最大主应力的点焊疲劳寿命S-N曲线,并依据拟合的S-N曲线和有限元分析取得的最大主应力预测不同载荷水平下的点焊疲劳寿命。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。

斜墙背挡土墙后大主应力拱及被动土压力分析

根据莫尔应力圆,研究墙背倾斜、粗糙的挡土墙墙背土体在被动状态下,主应力方向和应力比值的变化;对墙后大主应力拱进行理论分析,确定挡土墙的被动侧土压力系数;利用水平微分单元法,计算挡土墙的被动土压力。结果表明,墙背变缓时,墙背土体的小主应力方向逐渐趋近于竖直,其垂直应力减小,水平应力增大;大主应力拱为上凸曲线;被动土压力呈曲线分布,合力作用点高度随墙背坡角而变,合力与库仑解相等。

最大主应力偏转与集中对断层活化失稳的影响

为研究断层附近最大主应力对断层活化失稳的影响,以济三煤矿KF76断层为工程背景,利用FLAC3D软件建立数值分析模型,分别在断层上下盘进行开挖模拟,分析随着工作面的推进断层附近最大主应力方向和大小的变化。结果表明:断层随工作面的推进活化趋势不断增大,在断层下盘开挖时,工作面距断层40 m,断层发生活化;随着工作面向断层推进,断层附近最大主应力偏转与集中现象不断加剧,范围不断扩大;与断层上盘相比,在断层下盘开挖工作面,最大主应力偏转与集中现象均更加明显,影响范围更大,更易引起断层活化失稳。

考虑大主应力方向转换的横压试验机理分析

本文分别对纯粘土和一般土的横压试验进行了分析。根据土体开始屈服时的大主应力方向，将屈服划分为两种类型，给出了判别式，推导出每种屈服的比例极限压力。然后，根据屈服后大主应力的转换情况，将屈服后的塑性区划分为两个亚区，推导出每个亚区的应力场。最后，给出了极限压力的计算式，并与试验值作了对比。

平面应力状态下判定最大主应力方向的捷径

平面应力状态下最大主应力方向的判定在工程及教学中具有重要意义,应用平面应力理论可以找到判定其方向的快捷方法,并引用实例得到印证。

平面应力状态最大主应力方位的两种判定方法

通过对平面应力状态下斜面上正应力公式的分析 。

平面应力状态最大主应力方向的直观判定

二向应力最大主应力σ1方向流行判定是应用数学概念看tan2α0=-τxσx-σy中分子、分母最后的符号,确定2α0应在的像限,从而确定最大主应力σ1方向。本文应用单元体受力平衡概念,得出二向应力最大主应力σ1方向的观判定方法。

最大主应力方向对围岩偏应力及变形影响研究

地应力是引起巷道变形破坏的主要因素之一,为了分析最大主应力方向对围岩稳定的影响,采用FLAC3D模拟了夹角α从0°~90°过程中围岩塑性区分布、偏应力及位移变化规律。研究结果认为:α越大,"围岩"塑性区范围越大,且有向顶、底板围岩深部发展的趋势;围岩偏应力呈"单峰"状,顶、底板围岩偏应力峰值随α增大而增大,而帮部偏应力峰值则减小;围岩位移变化呈类"线性"增长,围岩变形随α增大而增大,最大水平主应力方向对顶、底板围岩变形的影响大于帮部。通过现场观测,验证了分析结果的可靠性。

煤矿现代构造应力场最大主应力方向判定方法

现代构造应力场最大主应力方向不仅是影响煤矿巷道稳定性的主要因素,也是煤层瓦斯抽采钻孔优化设计依据的重要参数。运用FLAC^(3D)有限差分数值模拟方法,分析了不同侧压系数下巷道塑性区分布规律,揭示了巷道变形破坏特征与原岩应力场的密切相关性,提出了通过观测多条巷道变形破坏特征综合判定煤矿现代构造应力场最大主应力方向的方法。古汉山煤矿实际应用表明,该方法简单实用,预测结果可靠,具有现行应力测量技术无法替代的优点。

最大主应力增加和最小主应力同时等量减小时岩石的声发射特征

使用真三轴压力机研究了E型、Am型应力途径下大理岩的声发射特征。其中E型实验,是从一定的应力状态开始,最大主应力增加,最小主应力同时等量减小使岩石破坏。这一过程中,声发射率的显著增加发生在极限应力状态处或其后的前兆应力降阶段。而在单独增加最大主应力使岩石产生破坏的Am型实验中,达到峰值差应力的90％左右时,声发射率就开始显著增加。结合前人的有关研究成果,我们认为:在复杂应力途径下,声发射率显著增加这一前兆的滞后出现是侧压减小的效应。

毛坪铅锌矿最大主应力测试及地应力等级的确定

为了初步了解毛坪铅锌矿的地应力状态,采用地质构造形迹法、声发射Kaiser效应等方法对矿山的主应力进行了分析,并对地应力水平进行了判别。研究结果表明：毛坪铅锌矿的最大主应力方向界于N60°~70°W与N45°~50°W之间,最大主应力约12.14 MPa,以岩石强度应力比为判断标准,认为毛坪铅锌矿存在由低地应力向中高地应力发展的趋势。

最大主应力方向对巷道围岩稳定性影响研究

为了研究最大主应力方向对巷道围岩稳定性的影响,以贵州某矿1101工作面矩形运输巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究了最大主应力为水平或垂直应力时巷道围岩变形情况。研究结果表明:当最大主应力为水平应力时,顶板受影响较大,易发生较严重的剪切破坏,且顶板位移较两帮大,应着重加强顶板支护;当最大主应力为垂直应力时,两帮受影响较大,易发生剪切破坏,且顶板和两帮位移均随垂直应力增大而明显增大,应着重加强两帮支护。根据数值模拟结果及该工作面水平应力大于垂直应力的情况,近似将水平应力作为最大主应力,提出了以顶板支护为主的支护方案。现场监测结果表明,采用该支护方案后,巷道顶板及两帮位移均较小,验证了该方案能较好地维护巷道围岩稳定性。

不同大主应力方向角剪切对重塑盐渍土变形特性的影响

为了研究复杂应力路径下重塑盐渍土强度与变形特征,采用英国GDS空心圆柱扭剪仪,对青海海东地区重塑盐渍土进行定向剪切试验,探讨不同大主应力方向角对重塑盐渍土强度变形和各向异性的影响。结果表明:以不同大主应力方向角剪切时,重塑盐渍土的八面体剪应变随着八面体剪应力的增大呈现出先减小后增大的“V”字形发展趋势;在不同大主应力方向角定向剪切条件下,中主应变基本保持不变,大主应变和小主应变对称发展;切向应变和轴向应变发展具有对称性;基于不同大主应力方向角的峰值八面体剪应变归一化强度曲线呈现出近似“勺”型变化。本研究结果可以为路基稳定型设计和路基修筑提供参考。

浅析解析法确定最大主应力方位角

本文对确定主平面方位角的公式进行了分析,根据2α_0所在象限迅速确定出α_0正负及大小,并指出平面图的位置。该文对强度理论的研究和结构设计具有一定的参考价值。

围岩性质对最大主应力赋存状态的影响

通过对北京科技大学近几年在我国四个金属矿山实测结果的分析，对最大地应力的分布规律进行了探讨。