巷道层状岩层顶板破坏机理

利用东北大学自行开发研制的岩石破裂过程分析软件（RFPA^2D），分析了层状顶板巷道围岩的变形破坏特征，以及不同侧压条件下和不同厚跨比条件下层状顶板的破坏规律.结果表明，水平层状顶板开裂在岩梁中部是由下向上发展的，层状顶板的最终破坏形态与裂纹最终将形成向上扩展的3条主裂纹.随侧压的增大，水平层状岩层的破坏范围逐步减小，顶板岩层的位移逐步减小.岩梁的厚跨比对巷道顶板围岩的最终破坏状态有重要影响.     

预制裂隙透明岩样的破裂特性研究

研制了一种新型不饱和透明树脂材料,研究了在单轴压缩条件下单裂隙的扩展和贯通规律,并采用真实破裂过程分析系统(RFPA3D)对含不同倾角的裂隙岩石试样在单轴和双轴压缩条件下的破坏过程进行了数值模拟,得出了一些有意义的结论。     

基于微震反演裂隙的采动岩体损伤分析方法及其工程应用

采动条件下岩体发生渐进损伤诱使裂隙萌生、发展和贯通,继而形成导水通道诱发突水灾害。该过程涉及裂隙演化及岩石损伤等问题,使得突水灾害具有动态复杂性的特点。显然,从理论上准确解译突水通道及其演化规律是十分困难的,需要依靠现场监测和数值模拟手段。为此,从"岩体变形破裂过程中,微震现象的主要本质是裂隙的扩展"学术观点出发,建立了基于微震反演裂隙的各向异性损伤模型,并将该模型与FLAC^3D数值模拟分析相结合,期望将岩体宏观力学行为与裂隙发展相联系。最后,将研究成果应用到张马屯铁矿注浆帷幕突水通道分析中:对帷幕失稳区损伤系数及损伤张量进行了分析;标定了突水通道;并从渗流–应力–损伤角度建立三维数值计算模型,研究了帷幕与采场之间围岩应力及屈服特性,确定了岩体采动诱发突水通道特征及其形成机理,以期为矿山安全开采和水治理设计提供帮助。     

时滞型岩爆的研究与预防综述

在地下工程建设过程中,随着深度的增加,时滞型岩爆频繁发生,给现场施工带来了巨大的困难和挑战,成为影响施工安全的重要因素。从硬岩蠕变试验、受载硬岩声发射监测、岩爆的监测预防3个方面总结了时滞型岩爆的研究进展。建立更加完善的岩爆孕育理论模型;结合岩石的声学信号变化,利用云计算、人工智能等新兴技术是未来时滞型岩爆研究和预测的发展方向。     

浅埋铁路隧道下穿高速公路施工方法比选

采用三维数值模拟方法,着重从开挖全过程结构体系转换和施工过程的空间效应的角度,分析比较了覆跨比小于1的浅埋铁路隧道下穿高速公路施工采用不同施工方法时的拱顶和地表沉降、衬砌变形和结构体系内力等关键参数的变化.计算结果表明,尽管双侧壁导坑法在开挖过程中断面较小,但由于分块多,前后掌子面滞后距离长,施工过程复杂,结构体系转换频繁,因而在地表沉降控制方面较中隔壁法并不具有明显的优势.而中隔壁法由于分块相对较少,各工序衔接紧密,拱顶沉降和地表沉降控制较好.其中CRD法由于采用了临时仰拱,对洞周收敛和中隔壁的变形较CD法具有更好的控制作用.基于施工全过程的不同开挖方法的三维数值分析比选研究对于选择恰当的施工方法并确保工程顺利实施具有重要意义.     

集群并行作业管理系统自动生成器的原理与实现

集群提供了基于命令行、Web界面或图形用户界面的多种作业管理方式,但各有缺点,要么要求用户会编写命令脚本,要么占用过多的计算资源。文章在此提出一种全新并行作业管理方式,并开发出集群并行作业管理系统自动生成器,可根据用户集群环境自动生成常见有限元分析软件接口源程序,经编译后可运行在大多数集群上。     

隧道与地下工程课程教学改革探索

隧道与地下工程是一门专业性和实践性较强的课程,也是土木工程学科地下工程方向重要的专业课程之一。文章探讨了将多种教学手段和教学方法相结合的新型教学思路,旨在激发学生的学习兴趣,培养其创新能力,使其成为具备坚实的基础理论知识和实践技能,以及外语交流能力和专业协作能力强的高级工程技术人才。     

地下工程岩体剪胀与锚杆支护的相互影响

 探讨隧道开挖边界附近的岩体剪胀对全长黏结式锚杆轴力分布的影响,区分依赖围压和塑性剪切应变的岩体剪胀与恒定的岩体剪胀对锚杆支护作用影响的差异性,分析锚杆对岩体膨胀的抑制作用。研究结果表明,对于恒定的剪胀角值,锚杆轴力随着剪胀角的增加而增加,且梯度亦随之增加,但其不能反映剪胀对隧道围压和岩体塑性变形的依赖关系,从而低估锚杆在低围压区域内遭受的张拉荷载,并高估高围压区域的所受的张拉荷载。由剪胀角模型计算得出的锚杆轴力分布突显锚杆在低围压环境下承受的较大张拉荷载状态,以及围压增加导致其轴力快速降低的行为趋势,能够合理反映锚杆在地下工程应用中的力学行为。由于锚杆支护增加岩体围压,抑制高剪胀区的扩展,从而减小隧道围岩的变形。在地下工程支护设计中,应重点支护紧邻开挖面低围压环境的岩体以有效地控制其破坏和膨胀变形。     

内置三维裂隙扩展数值模拟研究

文章利用能够反映裂纹扩展贯通的真实破裂过程分析系统(RFPA3D),研究在单轴和双轴压缩条件下裂隙的开裂、扩展和贯通规律。研究结果表明:侧向应力有助于提高试件的峰值强度;单轴加载作用下,首先在预制椭圆形裂隙的两侧端点萌生翼型裂纹,随着轴向应力的不断施加,逐渐出现花瓣状裂纹,最终在峰值强度前后裂纹劈裂贯通;不同方向的侧向压力对试件的裂纹扩展模式具有明显差异,裂纹扩展明显分布于靠近加载面一侧椭圆端点处,而远离加载面预制椭圆裂隙一侧端点处几乎无裂隙扩展。     

内置单裂隙相似材料岩样破坏特性及电阻率变化特性试验研究

文章利用四极法进行了含不同倾角内置三维裂隙岩样单轴加载破坏过程中的电阻率变化测试,试验表明:预制内部三维裂隙对峰值强度和弹性模量均有劣化作用,α=0°和90°试件表现为拉伸破坏,0°α90°时,试件整体上属于拉剪破坏;此外,内置裂隙岩样的单轴峰值强度和弹性模量对裂隙倾角非常敏感,0°倾角岩样峰值强度最低,90°倾角岩样峰值强度仅次于完整试件峰值强度。轴向峰值应变受裂隙倾角的影响较大,完整岩样峰值应变较小,α=45°时轴向峰值应变最大。结合电阻率-应力-应变关系,可以看出电阻率变化与裂隙岩石破坏过程密切相关,由此对单轴压缩下裂隙岩石破坏的基本特征有了新的认识,为今后的研究提供了新的思路。