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岩石力学与工程学报 2009年第12期杂志 文档列表

岩石力学与工程学报杂志动态

热烈祝贺本刊编委袁 亮、钟登华当选中国工程院院士2404-2404

摘要：中国工程院2009年院士增选结果12月2日在京揭晓，48名杰出工程科技工作者当选为中国工程院院士。本刊编委袁亮（淮南矿业（集团）有限责任公司）、钟登华（天津大学）荣膺中国工程院院士，在此表示诚挚的祝贺!

基于数字钻孔图像的结构面连通性研究2405-2410

摘要：探讨钻孔内结构面在探测区域的空间延展性及两两钻孔间结构面连通所应满足的条件，并从结构面深度位置、两侧岩性及充填情况等方面进行结构面相关性研究，进一步确定两两钻孔岩体结构面的对应连通关系，最后通过开滦集团唐山矿区两两钻孔间结构面的连通性实例分析，证明通过数字钻孔图像确定结构面连通性的方法是有效可行的。

岩体贯切破坏在不同侧向自由边界的声发射演化2411-2420

摘要：采用机械式隧道开挖可提升施工自动化与工程安全性的成效，但因机械式掘削刃口开挖过程的力学机制仍属浑蒙，而掘削机具与弱面位置的互制关系，对于岩体破坏行为有着重要的影响。以脆性岩体为研究目标，探求楔型刃口贯切受测岩体的接触破坏机制，为工程实际提供参考。由正向楔型贯切仪器的建置，并采用非损伤的声发射技术，以楔型刃口为尖状及90。楔角的试验条件下，改变不同贯切位置，以无侧围压方式进行模拟开口不连续的弱面状况，并采用裂缝开口位移控制，使加载于尖峰行为后，不致失稳开裂，以求取完整的贯切加载历程。试验结果显示，不同贯切位置的裂缝开裂路径，存在着几何相似特性；随着逐渐靠近侧向自由边界，其最大贯切力与最大贯切深度均随之降低，但对于标称贯切压力则影响不大。而声发射技术所接收的微震事件，可代表微观裂缝的生成，其与宏观裂缝的初裂与延伸作一比较，证实声发射定位结果十分良好；随着贯切位置逐渐靠近侧向自由边界，丛聚现象发生时机将提早发生，且弹-塑性交界半径则有减小的趋势。

淮南矿区深部煤巷支护难度分级及控制对策2421-2428

摘要：系统分析淮南矿区深部煤巷围岩赋存的地质特征、控制难度和应力状态等因素，确定影响煤巷稳定及锚杆支护选型的最主要和敏感因素为巷道顶板应力强度指数、帮部煤体松散范围系数、顶板软弱岩层不安全因子3个综合指标，通过大量测试矿区深部巷道围岩地应力和煤岩试块物理力学性能，对这3个综合指标体系进行科学合理分类，在此基础上划分深部煤层巷道围岩稳定性控制难度级别，针对各难度级别，提出以新型“三高”（高强度、高预拉力、高刚度1锚杆控制技术为基础的深部煤巷围岩控制对策。应用该方法对矿区几个典型矿井的深部煤层巷道围岩稳定程度进行难度分级，采取针对性技术措施和支护参数，维护巷道稳定。研究成果在淮南矿区获得全面应用，对我国煤矿深部煤层巷道支护技术具有一定的理论意义和实用价值。

隧道超前地质预报综合分析方法2429-2436

摘要：通过隧道介质物性差异特点分析和常见物探超前预报方法适宜性对比评价，提出“以地质分析为核心，综合物探与地质分析相结合，洞内外结合，长短预测结合以及物性参数互补”的综合预报原则，并建立较为完善的隧道超前地质综合预报方法体系和组织机构。针对隧道中断层、破碎岩体、富水情况、有无溶洞、软弱岩体5种常见不良地质情况，提出合理的预报工作流程，并提取相关地质参数和物探成果参数，建立综合分级评价体系。最后，采用模糊神经网络方法，实现隧道常见不良地质情况的综合预报，铜锣山岩溶隧道应用情况表明，综合预报结果准确率达80％。

粗粒料浸水变形分析方法的改进2437-2444

摘要：首先分析单线法、双线法各自的优点和缺点，提出试验方面用单线法试验结果修正双线法试验结果，但计算方面仍用双线法计算的思路。其次进行粗粒料大三轴单线法和双线法湿化变形试验，对浸水变形特性进行研究，发现单线法和双线法试验结果之间的一些规律，并引用其他学者的试验结果进行验证，同样成立；同时，对该规律的机制进行探讨；基于该规律，提出一个改进的浸水变形分析方法。最后分别用改进方法和双线法对试验结果进行预测，预测结果表明，改进方法计算结果和试验结果更加吻合。

岩石SHPB测试中试样恒应变率变形的加载条件2445-2452

摘要：从分析霍布金逊压杆测试中试样变形应力、入射应力、反射应力和透射应力的相互关系入手，获得满足试样恒应变率变形所需的加载条件，即只有当加载应力和试样的变形应力具有相同的变化规律时，试样变形才处于恒应变率状态。试验结果表明，整形器法和异形冲头法都能在一定程度上实现试样的恒应变率测试，双试样法实际是整形器法的一个特例。整形器法更适合于理想弹脆性岩类的测试，异形冲头法对具有幂函数型本构曲线岩类和未知本构特征材料的测试有利，并且可重复性好。能产生半正弦波的异形冲头法可减小波形弥散对测试结果的影响。

偶应力对裂纹扩展的影响及其尺度效应2453-2458

摘要：与经典弹性理论相比，偶应力理论中考虑了微观结构的旋转梯度（即弯曲曲率），可以展示变形的弯曲效应。把无网格方法和偶应力理论结合在一起，给出偶应力理论的无网格离散模型。采用最大周向拉应力裂纹扩展准则，研究受拉情况下Ⅰ型平面裂纹问题，确定该方法的基本参数，解决算法实施的关键技术。在此基础上，研究在不同微观尺度下受压岩体中裂纹初始破裂问题，进而对在某一给定微观尺度下受压岩体中裂纹扩展路径进行数值模拟跟踪。结果表明，偶应力对Ⅰ型平面裂纹破裂没有影响，对复杂裂纹的弯折扩展有显著的影响，复杂裂纹的扩展角度、扩展步长、扩展载荷和扩展路径表现出显著的尺度效应。

高放废物处置库中COx黏土岩回填材料压缩特性研究2459-2465

摘要：高放废物处置库中回填材料需要预先压缩到一定密实度，其压缩特性对处置库的设计和安全性有重要影响。目前，粉碎后的Callovo-Oxfodian（COx）黏土岩（法国）被考虑为可选的回填材料之一。通过开展一维压缩试验，研究2种不同粉碎工艺下获得的粗／细COx土样的压缩特性，结果表明：压缩曲线受粒度成分的影响非常明显，为获得同等压实度，细粒土所需的压实功能较粗粒土高，除此之外，细粒土的压缩指数也高于粗粒土，表现出较强的压缩性；随着土样压实密度的增加，粗／细土样的压缩曲线逐渐靠拢，粒度成分对压实功能影响逐渐减弱；土样卸荷时回弹指数随干密度的增加而增加，受粒度成分的影响不明显；高压实（ρd=2．0g／cm^3）粗粒土样在7MPa的轴向应力下饱和时，体积发生明显的塌陷现象，饱和后土样的压缩指数小于饱和前，而回弹指数则较饱和前高。

煤矿底板突水评价突水系数-单位涌水量法2466-2474

摘要：在突水系数Ts基础上，引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量q，并在大量突水实例统计分析基础上，对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究，得到一些规律性的认识；提出评价底板突水危险性的新方法：突水系数一单位涌水量法，作为突水系数法的补充，可为含水层富水性较弱而突水系数较大的深部开采底板突水安全评价提供参考依据。

地裂缝活动下分段式马蹄形隧道特殊变形缝的三维变形特征试验研究2475-2481

摘要：为研究40°斜穿地裂缝分段式马蹄形衬砌结构受地裂缝影响的变形破坏模式、特殊变形缝的三维变形特征，从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发，根据相似理论设计分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。模型顶面土体沉降、结构底部土压力分布、变形缝三维变形特征表明：分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为顺变形缝发生整体剪切变形破坏，变形缝发生垂直位错、轴向拉伸、水平偏移三维变形分量，管段结构混凝土没有破坏；变形缝拱项处的三维变形分量均分别大于其拱底的，且其分布规律基本一致；上盘侧变形缝垂直位错大于下盘侧，其轴向拉伸变化不大，水平偏移主要发生在地裂缝处，变形缝垂直位错从下盘端部向上盘逐渐增加；根据相似理论推算，原型结构在地裂缝上盘下降90cm时，5处变形缝最大总垂直位错量达72cm，最大总轴向拉伸量达34．5cm，最大总水平偏移量达32cm。

范各庄煤矿砂岩岩体结构数字识别及参数表征2482-2489

摘要：借助先进的3GSM三维岩体不接触测量技术，对范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构面进行现场测量，获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像，提取节理几何形态空间分布信息，建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上，得到砂岩岩体结构面联通网络，基于离散介质渗流方法和现场水文试验数据，建立岩体水力学参数表征方法，得到宏观岩体水力学参数，并分析参数的尺寸效应，实现岩体结构参数（几何形态）数字信息与水力学参数的定量表征有机衔接，为范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构稳定性分析和突水危险性评价提供更加真实、可靠的数据支持。

循环荷载作用下含缺陷岩石破坏特征试验研究2490-2495

摘要：采用水泥砂浆材料和充填材料模拟含缺陷岩石，分别对含孔洞、柔性充填物及刚性充填物试样进行低周疲劳试验，观察含缺陷试样的疲劳破坏特征，得出含缺陷试样的轴向不可逆变形阶段性规律，研究不同缺陷对岩石类材料的疲劳寿命、疲劳裂纹萌生及其扩展的影响。试验结果表明：循环荷载作用下含缺陷岩石试样的轴向不可逆变形经历初始变形、等速变形以及加速变形3个阶段；含缺陷试样疲劳裂纹首先在有较大应力集中的缺陷与基体材料界面边缘处萌生及扩展；在相同循环加卸载条件下，预制孔洞直径越大，对应的孔洞试样疲劳寿命越短；刚性充填物试样最容易发生疲劳破坏，孔洞试样次之，柔性充填物试样疲劳寿命最长。

层状大理岩卸荷力学特性试验研究2496-2502

摘要：以锦屏一级水电站地下厂房实际应力环境为基础，利用MTS815FlexTestGT岩石力学试验系统，对该厂房区域典型层状大理岩开展常规三轴加、卸荷破坏试验研究。研究成果表明：平行层理面胝缩时，卸荷试验得到的抗剪断、抗剪强度参数较加载试验得到的c，φ值低，残余内摩擦角僻值却较高；相同卸荷条件下，垂直层理面压缩得到的抗剪断、抗剪强度参数较平行层理面压缩得到的c，φ高，φr值却较低；卸荷条件下岩样的破坏是其向卸荷方向的强烈扩容所致，峰值强度后继续卸荷对岩石峰后承载力有显著的弱化作用；试验得到的各组弹性模量大致随围压增加而增加，而峰值应力对应的变形模量则反之，单个岩样在卸荷试验中，变形模量大致随同压卸荷而降低，垂直层理面压缩得到的变形模量较平行层理面压缩的高20％-51％，侧胀系数μ的变化规律则反之，前者较后者的低3％～12％；在相同卸荷条件下，平行层理面压缩时，岩石更易发生破坏，而垂直层理面压缩时，大理岩的脆性变形特征更显著。这些结论揭示了层状大理岩的卸荷力学特性，对解决工程实际问题有重要的参考价值。

可拓方法在岩石边坡整体安全评价中的应用2503-2509

摘要：建立多层次多指标的岩石边坡整体安全综合评价体系，并给出岩石边坡整体安全等级标准以及相应评价指标的量值。应用物元的概念和可拓集合的关联函数，建立基于物元和关联函数的岩石边坡安全可拓评价方法，给出具体实现步骤并编程加以实现。将该方法应用于锦屏一级水电站左肩槽岩石高边坡的整体安全评价，经计算得出该边坡整体安全综合评价的级别特征值为4．001，安全等级为Ⅳ级，介于稳定与极稳定之间。岩石安全可拓评价方法全面综合地反映岩石边坡工程的整体安全状态，评价结果合理，该方法适用于岩石边坡施工期和运行期的安全评价。

不同围岩情况下特大断面公路隧道施工变形监测与控制2510-2519

摘要：以目前国内规模最大的广州龙头山隧道为背景，详细介绍特大断面公路隧道施工过程中变形现场监测的项目、方法及手段，对洞口边坡及不同围岩情况下的隧道变形规律进行分析，并提出控制大变形的工程措施。研究结果表明：（1）右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起围岩较大变形，是隧道施工主要控制点；（2）特大断面隧道围岩变形与洞周半径近似成指数函数关系；（3）封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形的有效途径，应尽早施作仰拱以形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。

循环荷载作用下花岗岩动力特性试验研究2520-2526

摘要：通过在RMT-150B多功能全自动刚性岩石伺服试验机对取白海南昌江核电厂一期工程常规岛的微风化和中风化黑云母花岗岩进行单轴压缩变形试验和循环加卸载试验，研究花岗岩动应力-动应变曲线滞回特性和动弹性模量与阻尼比同弹性模量之间的规律，并利用广义开尔文流变模型来描述循环荷载下花岗岩的滞回曲线和能量损耗情况。研究结果表明：花岗岩在循环荷载作用下的加卸应力-应变曲线形成滞回环，随着循环数的增加，滞回环向轴向应变增大的方向移动，且越来越密集；花岗岩的滞回环面积和最大弹性应变能都随弹性模量的增加而减少，而动弹性模量则相反，阻尼比先随弹性模量的增大而增大，达到一峰值后，随弹性模量的增大而减少；广义开尔文模型可以较好地描述花岗岩的滞回曲线和能量损耗情况。研究成果对海南昌江核电厂地基的地震反应分析和场地安全性评价有着重要的参考意义。

低渗透突出煤的瓦斯渗流规律研究2527-2534

摘要：为了解低渗透突出煤体的瓦斯渗流规律，利用自行研制的煤岩体三轴渗透仪，在不同轴压和围压条件下，对以南桐矿区矿井低渗透突出煤层的原煤而制备的试样采用稳态渗流法进行瓦斯渗流试验；比较传统的渗透率计算方法与考虑瓦斯渗流的Klinkenberg效应的渗透率拟合方法在低渗透煤体渗流试验数据处理中的差异。研究结果表明：（1）低渗透煤体中的瓦斯渗流具有显著的Klinkenberg效应；（2）对于低渗透煤体，Klinkenberg系数b值与煤体的绝对渗透率呈显著的幂函数关系，而煤体的绝对渗透率与体积应力呈显著的二次多项式函数关系；（3）Klinkenberg系数b值随着煤体绝对渗透率的降低而逐渐增大，煤体的绝对渗透率随着煤体体积应力的增大而逐渐降低；（4）采用考虑瓦斯渗流的Klinkenberg效应的渗透率拟合方法处理试验数据所得到的结果更为合理；（5）试验得到的煤体渗透率表达式反映了瓦斯压力和应力对瓦斯渗流的共同作用，能很好地模拟低渗透煤层的瓦斯渗流。