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| 1 | 煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术显示文摘针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。 | 康红普 姜鹏飞 黄炳香 管学茂 王志根 吴拥政 高富强 杨建威 程利兴 郑仰发 李建忠 | 2020 | 煤炭学报2020，45，3： | 170 |
| 2 | 灰岩单轴压缩实验室尺度效应研究显示文摘尺度效应广泛存在于缺陷材料中,尺度效应根源于材料的非均匀性。而目前尺度效应研究大都沿用混凝土材料强度负幂率尺度效应研究成果。通过细观结构分析发现,岩石材料和混凝土材料存在较大差别。以灰岩为试验材料,通过单轴压缩试验,获得岩石材料的单轴抗压强度与应力–应变曲线等试验数据,进而分析研究岩石材料的尺度效应及其影响因素,得到与混凝土材料不同的尺度效应规律。研究结果表明:灰岩材料内部的缺陷层次直接决定岩样的强度、变形破坏方式等力学性质;每种非均匀岩石材料都存在一个明显的特征尺度,它与岩石材料内部微缺陷的构造层次(微缺陷自身尺度大小及其相对于岩样尺度的大小)密切相关;岩石材料的尺度效应根源于材料的非均匀性,而并非试件与加载端头之间的端部摩擦效应所造成。 | 张后全 徐建峰 贺永年 韩立军 蒋斌松 邵鹏 | 2012 | 岩石力学与工程学报2012，31，A02： | 27 |
| 3 | 单轴压缩下破裂岩样强度及变形特征显示文摘巷(隧)道围岩的显著特点为破裂后承载,破裂围岩强度及变形特征的正确评价对其围岩稳定控制意义明显。以从已破坏返修段巷道现场采集的破裂岩样为研究对象,根据其现场多处于近似零围压或低围压的应力环境,借助MTS伺服试验机对其单轴压缩下再破坏时的强度及变形特征进行系统研究。结果表明:破裂面对岩石的峰值强度产生明显的影响,对残余强度无直接决定性的影响;破裂岩样全应力-应变曲线总体可分为单峰型和多峰型2类;破裂面对岩石的割线模量及泊松比、峰值轴向应变影响不明显,但对峰值环向及体积应变影响明显;破裂岩样破裂面扩展过程及最终的破坏模式与原主破裂面的角度有关,主破裂面与加载方向近乎平行时,多发生竖向劈裂破坏,当两者垂直时,多发生竖向劈裂与横向主破裂面贯通破坏,其他情况大多发生竖向劈裂与剪切组合破坏模式;破裂岩样表面破裂面分布具有明显的分形特征,且其单轴压缩峰值强度与其表面破裂面盒维数两者之间总体符合线性单调减函数关系。 | 牛双建 靖洪文 杨大方 郭佳奇 | 2015 | 采矿与安全工程学报2015，32，1： | 23 |
| 4 | 孔洞形状对砂岩强度及破坏特征的影响显示文摘岩石内部富含形态各异的缺陷,对其力学特性有影响显著。通过对含单一预制孔洞砂岩试样进行单轴压缩试验,分析了孔洞几何形状对砂岩试样强度特征及破坏模式的影响规律,并利用RFPA^(2D)数值模拟软件,对试样强度变化特征的力学机制进行探讨。研究表明:含孔洞砂岩试样的承载能力和弹性模量较完整岩样发生显著劣化,其中含正方形孔洞岩样的承载能力最弱,而含菱形孔洞岩样承载能力最强;试样最终失稳破坏主要由拉应力引起,且最大拉应力随孔洞几何形状不同而各异,其最终破坏模式主要有剪切破坏、张拉破坏和拉剪混合破坏3种;孔洞缺陷的结构效应对砂岩试样峰值强度和裂纹扩展特征也有影响。 | 杜明瑞 靖洪文 苏海健 朱谭谭 | 2016 | 工程力学2016，33，7： | 22 |
| 5 | 含预制椭圆形孔洞大理岩变形破坏力学特性试验研究显示文摘通过对含预制椭圆形孔洞板状大理岩试样进行单轴压缩试验,研究椭圆长短轴比m及倾角?对大理岩力学特性的影响,并借助数字图像相关技术(DIC)记录并分析试样的变形破裂过程。研究发现,含椭圆形孔洞试样的峰值强度、弹性模量和起裂应力水平都随倾角的增大而增大,且对倾角和长短轴比的变化都有不同的敏感性,其中峰值强度对倾角变化的敏感程度随长短轴比的增大而增大。含椭圆形孔洞试样的最终破坏模式随倾角的增大可分为拉–剪混合破坏和剪切破坏2种,而孔洞长短轴比的变化对裂纹搭接及岩样破坏形态的影响较小。含椭圆形孔洞岩样在峰值前后的变形破裂特征能够通过观测试样表面应变场得到清晰地表征,其中局部高应变区预示着裂纹的起裂和扩展。基于局部化特征,提出一种含孔洞缺陷岩石起裂应力的测量方法,当含椭圆形孔洞试样起裂应力水平达到39.83%~76.18%时,试样处于拉伸裂纹临界起裂状态。 | 朱泉企 李地元 李夕兵 | 2019 | 岩石力学与工程学报2019，38，A01： | 23 |
| 6 | 纵向裂隙对砂岩力学特性影响试验研究显示文摘将西部矿区高水平应力岩层巷道顶板受力特征简化为含纵向裂隙的岩石单轴压缩问题,选取砂岩材料为试验对象,并对其强度、变形及破坏形态进行试验研究。试验结果表明:纵向裂隙砂岩随着裂隙长度的增大,峰值强度和峰值应变先逐渐减小后又有所增大,裂隙长度为42 mm时达到最小值;砂岩试样沿预制裂隙尖端发生纵向劈裂,但非均质性对主要次生裂纹的数目和扩展路径具有很大的影响。与无充填相比,石膏充填对裂隙砂岩强度的提升并不明显,而高强水泥具有较好的加固效果,与无充填相比峰值强度平均值增大22.27%。研究成果对西部矿区的岩石力学和围岩稳定性控制理论的发展具有积极意义。 | 苏海健 靖洪文 赵洪辉 王迎超 | 2014 | 采矿与安全工程学报2014，31，4： | 19 |
| 7 | 含预制椭圆形孔洞砂岩强度及破坏特征试验研究显示文摘通过对含预制椭圆形孔洞板状砂岩试样进行单轴压缩试验,研究了椭圆长轴与短轴之比k及石膏充填作用对岩样强度和破坏特征的影响规律.研究表明,含孔洞岩样的强度和变形参数相对于完整试样均有不同程度的降低,而石膏充填后试样的峰值强度和弹性模量均有所提高,但峰值应变无明显变化规律;无论充填与否,试样峰值强度均随着k值的增加均呈指数形式降低;充填作用对岩样宏观破坏模式无明显影响,岩样最终均以剪切破坏为主,主破裂面沿对角线分布;相对于无充填的岩样,石膏充填后的岩样破坏时宏观裂隙数目增多,破坏程度加剧. | 杜明瑞 靖洪文 苏海健 朱谭谭 | 2016 | 中国矿业大学学报2016，45，6： | 15 |
| 8 | 不同尺寸裂隙岩石损伤破坏特性光弹性试验研究显示文摘为了充分认识试件尺寸与裂隙倾角对裂隙岩石损伤破坏的影响,开展了不同试件尺寸、不同裂隙倾角的光弹性单轴压缩试验。利用反射式光弹仪直观形象地记录试件损伤破坏全过程的彩色条纹变化,基于光学-应力定律计算得到裂隙岩石损伤破坏过程中试件表面的全场应力应变,分析岩石裂隙扩展失稳的尺寸效应及裂隙倾角对岩石强度及破坏模式的影响,研究裂隙岩石损伤—扩展—破坏的力学机制。试验结果表明:裂隙岩石单轴压缩的应力应变曲线可分为弹性阶段,塑性阶段,峰后软化阶段,残余阶段不明显;裂隙岩石峰前阶段的弹性模量随着试件高宽比的增加而增大,随着裂隙倾角的增加而减小;单轴抗压强度随着高宽比的增加呈减小趋势;峰后的软化阶段受试件尺寸与裂隙倾角的共同影响,裂隙倾角与高宽比越大,岩石的破坏越具有突然性,即脆性越明显;岩石损失破坏时最大应变与应力分布在预制裂纹中心,损伤首先从预制裂纹处发生。随着加载的不断进行,最大应变与应力的位置转变为裂纹的两端,逐渐向平行于轴向加载方向发展直至试件端部。岩石损失破坏时,最大应变与应力分布在预制裂纹中心,损伤首先从预制裂纹处发生。随着加载的不断进行,最大应变与应力的位置转变到裂纹的两端,裂纹逐渐向平行于轴向加载方向发展直至试件端部。 | 谢璨 李树忱 晏勤 李景龙 赵世森 | 2018 | 岩土工程学报2018，40，3： | 12 |
| 9 | 含纵向裂隙砂岩的强度劣化与加载速率效应显示文摘裂隙岩石力学行为是地下工程稳定性分析的基础。在基于西部浅埋巷道顶板受力特征分析的基础上,对单轴压缩压缩作用下含纵向裂隙砂岩的强度劣化特征及加载速率效应进行了试验研究。研究结果表明:裂隙偏移量较小(0-6 mm)时试样以劈裂破坏为主,而偏移量较大(12-24 mm)时试样出现劈裂和斜剪混合破坏,但斜剪是导致最终失稳的决定因素;随着偏移量的逐渐增大,试样承载力呈现先增大再减小后又逐渐增大的趋势,偏移量在6-12 mm之间出现一个明显的突变区域,这与试样破坏形态息息相关;随着加载速率的增大,裂隙试样承载力逐渐增大,而劣化系数逐渐减小,且表现为先剧减后平缓的分段式特征。 | 尹乾 靖洪文 苏海健 赵洪辉 | 2016 | 采矿与安全工程学报2016，33，1： | 12 |
| 10 | 小尺寸效应下岩石力学特性及声发射规律显示文摘对小尺寸效应下黄砂岩的力学特性和声学特征进行研究,探讨小尺度效应下岩石强度、变形、弹性常数(弹性模量、泊松比)、破坏形态及能量转化的规律,分析声发射能量、计数和峰频与尺寸之间联系,得到如下结论:随着尺寸的增加,强度呈现线性递减,径向应变从斜落向水平方向延伸且呈现先减小后平稳的趋势,轴向应变逐渐减小,体应变呈现先增长后稳定再递减的趋势,破裂范围逐渐减小,剪切角度呈现先减小后增大的趋势,弹性模量和泊松比呈现增长的趋势,峰后的能量呈现先加速后稳定再减速的释放规律;随着尺寸的减小,耗散能和峰前积聚的总能量均呈现增大的趋势;耗散能加速阶段和减速阶段逐渐递减,稳定阶段逐渐延长;能量之间呈现“闭口”的趋势;弹性能、释放能及盈余能量均呈现递减的趋势;声发射能量与时间呈现“双峰”现象,声发射计数与能量呈现“喇叭式”扩延,同时出现高能、高计、高峰(三高)时可以预判岩石即将发生破坏;随着尺寸的减小,计数峰值区间滞后出现。声发射的总能量与尺寸呈现正比例关系。声发射峰频呈现明显的分区特性。 | 刘刚 肖福坤 秦涛 | 2018 | 岩石力学与工程学报2018，37，A02： | 12 |
| 11 | 不同高径比石膏试样强度与尺寸效应的试验研究显示文摘确定合理的矿柱尺寸及其强度是保障石膏矿安全生产与长期稳定的关键因素。采用RMT-150B岩石力学试验机,对不同高径比石膏试样进行了单轴压缩试验。利用力学试验结果,建立了石膏试样强度与尺寸效应的理论模型及其表达式,采用FLAC^(3D)模拟了不同高跨比石膏矿柱的承载能力。研究结果表明:石膏试样的峰值应力、残余强度、弹性模量随高径比的减小而增大;初始应力和峰值应力所对应的轴向应变和横向应变随高径比的减小而减小;峰值应力后的轴向应变随高径比的减小而急剧减小,而横向应变则与之相反,且高径比越小横向应变越容易产生扩容破坏,呈现出软岩特性;变形模量与高径比之间的关系不明显,不能用其表征石膏试样的变形特性;当矿柱跨度超过4 m时,矿柱能充分发挥其支承能力,有效地支承上覆岩层的围岩压力。 | 贺桂成 李玉兰 丁德馨 | 2016 | 地下空间与工程学报2016，12，6： | 11 |
| 12 | 椭圆形孔洞对砂岩试样强度及变形特征影响研究显示文摘通过在板状砂岩内预制单一椭圆形孔洞,并利用DDL500型岩石力学伺服试验系统进行单轴压缩试验,考察了椭圆形孔洞长轴与轴向荷载间夹角α对砂岩试样强度及变形特征的影响规律。研究结果表明:含椭圆形孔洞砂岩试样的峰值强度随α角的增大呈现先减小后增大然后又降低的变化规律,在α为60°时降至最低;脆性岩石峰值强度随α角的整体变化规律与随单一裂隙倾角的变化规律类似,但由于2种缺陷几何形态上的差异性,其具体变化又稍有不同;随着α角从0°变化到90°,含椭圆形孔洞砂岩试样最终破坏模式可分为剪切破坏、拉剪混合破坏和张拉破坏3种。 | 杜明瑞 靖洪文 苏海健 | 2017 | 采矿与安全工程学报2017，34，1： | 8 |
| 13 | 深部花岗岩中天然开启节理剪切性能试验研究显示文摘针对取自中国高放废物地质处置首选预选区深部花岗岩中的天然开启节理,基于室内试验对其剪切性能进行了测试分析。首先开展了垂直于节理面的压应力循环加卸载测试,之后在不同压应力条件下开展了天然节理直剪试验。同时,借助三维激光扫描技术获得了剪切面精确面积,并实现了节理面粗糙度评价。测试结果表明:在对应的深部地应力条件下,天然开启节理处于压密状态,且压应力幅值的变化不会使得开启节理产生不可恢复的变形;同一条节理在室内试验尺度上的剪切性能具有一致性,不同深度处节理的剪切性能也具有相似性;节理粗糙系数(JRC)与剪切强度参数之间未发现明显的相关关系。上述研究结论以及获得的Mohr-Coulomb强度参数可以为后续现场试验和数值分析提供初步依据。 | 刘健 陈亮 刘建锋 王春萍 赵鹏 | 2017 | 地下空间与工程学报2017，13，1： | 8 |
| 14 | 含端部裂隙大理岩单轴压缩破坏及能量耗散特性显示文摘对含端部双裂隙ϕ50 mm×50 mm的圆柱体大理岩试样进行单轴压缩试验,并利用高速摄影仪实时记录试样破坏过程,研究了端部裂隙长度和倾角对大理岩力学特性及裂纹扩展规律的影响.研究表明,当裂隙长度达到门槛值前,试样的单轴抗压强度的弱化程度较低,弹性模量、峰值应变的变化较小.相对垂直裂隙,相同长度的倾斜裂隙对大理岩的影响更加显著.试验结果与理论分析均表明,裂纹一般不从端部垂直裂隙尖端起裂,试样的起裂裂纹大多发展为主裂纹,扩展过程中较少产生分支与分叉,试样表面会产生局部剥落,倾斜裂隙试样宏观上呈剪切或拉剪复合破坏,垂直裂隙试样呈劈裂拉伸破坏.试样能耗参数与单轴抗压强度的变化趋势一致,试样总应变能和其单轴抗压强度有较好的正相关关系.最后,比较了动、静载荷作用下含端部裂隙大理岩力学响应与裂纹扩展过程的差异. | 韩震宇 李地元 朱泉企 刘濛 李夕兵 | 2020 | 工程科学学报2020，42，12： | 7 |
| 15 | 岩体结构面抗剪强度尺寸效应联合试验系统及初级应用研究显示文摘岩体结构面抗剪强度尺寸效应及其机制是岩石力学及工程地质等相关领域研究的基本问题。目前国内外无成型的可用于大范围系列尺度试样直剪试验的仪器,使得岩体结构面抗剪强度尺寸效应研究进展缓慢。为此,开发岩体结构面抗剪强度尺寸效应联合试验系统与技术,采用多尺度结构面试样快捷切换、荷载测控系统分级和重叠试样等效性校验、测试过程动态检测及结构面剪损测量等关键技术和方法,为结构面抗剪强度尺寸效应等关键科学问题研究提供基础试验支撑平台。该试验系统以两级直剪设备联合试验的初步应用表明:能满足10 cm×10 cm~100 cm×100 cm相差100倍的岩体结构面试样自动切换问题,涉及系列多尺度试样的输送、定位、加载、复位等工作流程;能满足荷载值范围从2~1000 kN相差500倍的测控系统精度和稳定性,检测机构鉴定试验系统精度等级达到0.5级,通过对30 cm×30 cm和40 cm×40 cm重叠试样在两级直剪设备的抗剪强度试验结果对比,结果表明两者的衔接性良好;通过对相同结构面尺寸的试样在不同载荷条件时的抗剪强度测试,结果表明切向荷载峰值与施加的法向载荷相关;通过对不同结构面尺寸的试样在相同载荷条件时的抗剪强度测试,结果表明切向荷载峰值/法向载荷的比值总体变化趋势稳定,但在某一结构面尺寸范围内出现小幅波动。 | 杜时贵 吕原君 罗战友 黄曼 | 2021 | 岩石力学与工程学报2021，40，7： | 6 |
| 16 | 不同围压下岩石抗压强度与变形参数尺寸效应的数值模拟显示文摘岩石抗压强度和变形参数是岩石工程设计的重要指标。由于岩石是典型的非均质材料,其强度和变形特性随样品尺寸的变化而不同。本文采用PFC^(2D)程序模拟了不同围压下不同尺寸岩样的压缩试验。结果表明(1)岩样具有明显的尺寸效应。同一围压下,尺寸越大,岩石强度、峰值应变和压缩模量越小,尺寸的变化对岩样的破坏模式影响较小;(2)岩样具有明显的围压效应。同一尺寸的岩样,随着围压的增大,岩石强度、峰值应变和压缩模量均增加,其中强度和峰值应变随围压的增加呈线性增加。同时,随着围压的增大,岩石破裂模式由轴向劈裂破坏向剪切破坏变化;(3)围压的存在会影响岩样的尺寸效应。不同尺寸岩样的强度和峰值应变在相同围压区间内的增量基本相同,同时随着围压的增大,其强度和峰值应变增加,进而使岩石强度和峰值应变的尺寸效应弱化;而不同尺寸岩样的压缩模量在相同围压区间内的增长率大致相同,因而造成围压对压缩模量尺寸效应的影响较小。 | 唐伟 赵晓豹 雷继辕 袁彬 刘汉文 | 2016 | 高校地质学报2016，22，3： | 6 |
| 17 | 宏微观缺陷对岩体力学特性影响规律试验研究显示文摘采用相似材料模型试验对岩体内普遍存在的宏、微观两类不同尺度缺陷对其力学性质的影响规律进行了研究。宏观缺陷是指宏观的节理、裂隙等不连续面,可通过预制的方法来实现,而微观缺陷是指微裂纹、微孔洞等,可通过改变试件密度来实现。结果表明:微观缺陷相同而宏观缺陷不同的岩体,其破坏模式及强度主要受宏观缺陷的控制,对所采用的试件而言,主要受节理倾角控制,当节理倾角较小时,主要发生沿轴向的张拉破坏,且强度较高,反之则主要发生沿节理面剪切破坏,且强度较低。而对于微观缺陷不同而宏观缺陷相同的岩体,其破坏模式及强度虽然主要受宏观缺陷控制,但是微观缺陷却影响着其局部破坏模式,如对于含30°节理的试件而言,在微观缺陷较小时,基本上发生沿节理面的剪切破坏,而随着微观缺陷的增加,则同时伴有节理面上下两部分岩块的张拉破坏出现,且试件峰值强度逐渐下降。因此研究认为,试件力学性质同时受到宏、微观缺陷的共同影响,且二者之间还可能存在着复杂的相互作用。 | 刘红岩 吕淑然 邢闯锋 刘冶 张吉宏 | 2013 | 自然灾害学报2013，22，5： | 5 |
| 18 | 断续预制三裂隙砂岩变形破坏特征的试验研究显示文摘采用岩石力学伺服试验机,对预制三裂隙砂岩进行单轴压缩试验,并结合RFPA2D数值计算,对其强度和变形破裂特性进行了分析和探讨。研究结果表明,三裂隙砂岩以剪切错动破坏为主,但最终失稳裂纹并非初始扩展裂纹,数值模拟获得的力学参数及破裂行为与室内试验具有较好的一致性;随着侧压力和加载速率的增大,三裂隙砂岩的峰值强度和峰值应变逐渐增大,但弹性模量变化幅度较小。研究成果可以为煤矿巷道、硐室等地下工程的稳定性分析与控制提供一定的理论依据。 | 李丁 苏海健 陈升 高杰 | 2014 | 煤炭工程2014，46，11： | 4 |
| 19 | Strength properties and evolution laws of cracked sandstone samples in re-loading tests显示文摘To study the strength properties and evolution laws of cracked sandstone samples in re-loading tests,strength and damage evolution properties of intact sandstone samples were first analyzed through the triaxial compression tests carried on TAW-2000 microcomputer control electro-hydraulic servo rock triaxial test system.Damage evolution models were established based on dilatancy properties realizing the real-time and quantitative evaluation of samples damage state in loading process.On this basis,samples with different damage were obtained by pre-peak,peak point,post-peak and residual strength stage unloading tests in the loading process of intact samples.The characteristics of the stress-strain curves and strength evolution laws were studied through the re-loading tests of samples with different damage under different stress states.The experimental results showed that the slope of stress-strain curves,peak strength and residual strength of cracked samples increased linearly with confining pressure and decreased linearly with damage.The equivalent cohesion decreased with damage in the exponential decay curves.The mechanics properties of samples transformed from strain softening to strain hardening with damage. | Yijiang Zong Lijun Han Qinbin Meng Yingchao Wang | 2020 | International Journal of Mining Science and Technology2020，30，2： | 3 |
| 20 | 含平行双裂隙砂岩裂纹演化特征离散元分析显示文摘为研究含平行双裂隙砂岩的力学特性及裂纹演化特征,利用经过校核的细观参数通过离散元软件PFC2D建立数值模型,并对模型进行单轴压缩模拟。研究结果表明:含平行双裂隙砂岩的峰值强度、峰值应变及弹性模量与完整试样相比均有不同程度的劣化;随着平行双裂隙倾角的增大,试样的峰值强度、峰值应变及弹性模量呈增大趋势;当裂隙倾角为0时,裂纹首先在裂隙中部萌生,并向试样端部发展,当裂隙倾角为30°、45°及60°时,裂纹首先在裂隙尖端部分的应力集中区处萌生,并不断发展贯通,最终扩展到试样端部,当裂隙倾角为90°时,裂纹首先于试样端部萌生,并不断朝轴向发展。 | 张力 靖洪文 丁书学 杨利军 | 2017 | 煤炭技术2017，36，4： | 3 |
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