国家自然科学基金(41302228)
- 作品数：13 被引量：186H指数：9
- 相关作者：申艳军杨更社贾海梁刘慧李博融更多>>
- 相关机构：西安科技大学中国地质大学中国矿业大学（北京）更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国博士后科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程水利工程更多>>
- 冻融循环过程中岩石热传导规律试验及理论分析被引量：9
- 2016年
- 为研究岩石在低温环境下内部温度场随冻结、融化过程变化特征,探讨岩石在冻融循环过程中整体热传导规律。现开展干燥、饱水状态下类砂岩试样冻融循环室内试验,分析类砂岩试样在冻结、融化过程中内部非等温传递规律;结合试验现象,从水冰微观结构探讨水冰相变过程产生的热传导弛豫机制;最后,基于热传导理论,详细探讨冻融循环干燥、饱水状态下岩石热传导方程,给出饱水岩石三阶段温度分布理论解,并通过与试验对比,验证理论分析的合理性。研究结果表明:(1)冻融循环过程中干燥状态下的类砂岩试样,其温变曲线大体呈现负指数曲线特征,且越靠近边界面,温变速率越大,同时相对冻结过程,融化升温过程速率更快;(2)冻融循环过程中饱水状态下的类砂岩试样,其温变曲线呈现明显的三区段过程,在水冰相变过程产生典型的缓温变段,且相对干燥状态,其温变速率均出现一定程度降低;(3)利用水分子相变过程中微观结构变化,可较好地解释水冰相变过程造成的热传导弛豫现象;(4)给出了干燥、饱水状态下岩石热传导方程,并借此探讨了饱水状态下固相、液相及相变区温度理论解,通过与室内试验对比,验证了理论分析公式的合理性。研究对认识冻融环境下岩石内部温度场演化规律具有一定参考价值。
- 申艳军杨更社王铭张慧梅贾海梁荣腾龙
- 关键词：岩石力学冻融循环热传导方程
- 工程因素对施工期地下洞室围岩质量影响分析被引量：3
- 2014年
- 地下工程规模扩大化和布置形式复杂化,以及人为改造因素对围岩质量影响日益显著,因此,准确评价工程岩体质量,需考虑自然因素和工程因素的综合影响。其中工程因素应作为自然因素围岩质量体系的修正条件予以考虑。以大岗山水电站地下厂房区为例,尝试分析施工期工程因素对围岩质量的影响,首先归纳了工程因素主要类型及其对围岩质量的影响,藉此选取针对性的评价指标对围岩质量予以劣化效应定量化表示及工程时效性、功能性与支护补强的关联分析;此后,基于相关技术要求,提出了施工期分层次、围岩分类体系构建流程,为实现工程因素劣化作用的定量表示及其在施工期围岩评价体系中的作用提供了理论基础。对工程因素与围岩质量评价体系的影响作用等研究具有一定启迪意义。
- 申艳军闫蕊鑫
- 关键词：施工期地下洞室
- 高地应力区水电工程围岩分类法系统研究被引量：14
- 2014年
- 高地应力区大型水电硐室围岩工程地质特征较一般地应力状态下差异很大,相应围岩分类评价思路及体系应有所差异,但目前水电工程围岩分类法(简称HC法)对评价高地应力区尚存在诸多缺陷,造成评价结果与真实情况存在一定差距。以高地应力区HC法合理应用为研究目的,首先,对该方法存在诸多问题全面分析,并提出相应修正建议;其次,通过广泛搜集、整理目前大型水电工程地应力状况资料,对地应力分类评价指标及标准提出新的建议;而后,针对HC法对高地应力区的评价思路与方法进行优化,提出相应优化方法;最后,以在建的猴子岩水电站主厂房为分析实例,采用对比分析方法印证该优化方法的适宜性。该研究方法对于推动HC法满足高地应力区地下硐室围岩质量评价具有一定参考意义。
- 申艳军徐光黎宋胜武李志鹏冯学敏董家兴
- 关键词：岩石力学猴子岩水电站
- 考虑冻融效应的岩石损伤统计强度准则研究被引量：16
- 2017年
- 从岩石微元强度服从Weibull分布的角度出发,运用损伤力学理论,考虑冻融与荷载的耦合作用,建立了岩石总损伤模型,并开展红砂岩冻融循环力学特性试验,验证了模型的合理性.在此基础上,根据岩石应力应变曲线的极值特性,利用多元函数全微分的方法建立了考虑冻融效应的岩石强度准则.研究表明:模型参数与岩石变形破坏参量的理论关系,可反映冻融损伤的内在机制与所选物理量的一般变化规律,增强了准则的适应性;所建强度准则的理论曲线与试验曲线吻合度较高,并能够反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征,且考虑了岩石的损伤特性;与其它强度准则相比,该强度准则能反映不同冻融次数下各极限状态的应力应变与岩石参数之间的关系,可为寒区岩土工程结构稳定性评价提供一定的参考.
- 张慧梅彭川杨更社叶万军申艳军刘慧
- 关键词：WEIBULL分布本构模型多元函数
- 基于分析分解模型数值试验的围岩力学参数估算
- 2014年
- 地下硐室围岩因结构面存在稳定性显著降低,且受结构面影响难以进行力学参数室内试验测定,导致不同围岩力学参数难以准确表示。提出一种采用分析分解模型数值试验估算围岩力学参数的新方法,依据围岩分类体系结果,借助FracSim 3D程序构建不同围岩类别的三维结构面网络模型,并通过x,y,z方向截取二维结构面网络图以反映岩体各向异性特征,实现构建分析分解模型;之后,应用已有试验成果将分别得到的对应的完整岩块及相关结构面的力学参数值作为模型基本输入参数;最后,应用有限元法(Phase 2D程序)建立其对应的岩体结构数值模型,通过有效控制边界条件实现对单轴压缩、三轴压缩等试验的模拟,即实现用宏观等效的岩体模型来预测岩体强度与变形特性,进而完成对不同类别围岩力学参数值的确定。
- 申艳军
- 关键词：岩石力学PHASE
- 类砂岩相似材料配合比方案试验研究被引量：25
- 2016年
- 以白垩系中粒砂岩为模拟对象,采用细砂、高强水泥、细石膏、铁粉、蒸馏水为基础原料配制类砂岩相似材料。根据正交设计试验方法,确定以水灰比、骨料与水泥质量比、铁粉掺入量为控制因素的3因素3水平正交设计方案,利用极差敏感分析法分析以上因素对饱和密度、声波波速、导热系数、单轴抗压强度的影响。试验结果表明:骨料与水泥质量比对饱和密度、声波波速和单轴抗压强度起主导作用,且随着骨料与水泥质量比的增大,饱和密度及声波波速均显著降低;铁粉掺入量对导热系数起主导作用,掺入量增大,导热系数增加明显。通过多元线性回归分析,推算得到类砂岩材料的最优质量配合比方案,即水灰比0.53,骨料与水泥质量比0.45,掺入物质量分数4.2%,根据该配合比制作的类砂岩材料与白垩系砂岩各项参数值非常接近。
- 申艳军荣腾龙杨更社袁延召杨阳余翔
- 关键词：正交试验多元线性回归
- 岩石冻融循环试验建议性方案探讨被引量：31
- 2016年
- 岩石冻融循环试验是低温岩石力学基础性试验,其主要涉及冻融循环温度、冻融时长、循环次数等3个指标。但目前关于指标的选取,国内外的试验规程或相关学者研究成果,均未给出明确参考依据,对岩石冻融循环试验方案的确定造成较大困扰。本研究旨在明确各指标的确定办法,提出建议性岩石冻融循环试验方案。首先,展开国内外冻融循环试验方案的全面综述,指出目前冻融循环试验方案确定时所存在问题,并藉此明确冻融循环试验方案思路;接着,针对以上三大影响指标,通过设计室内岩石冻融循环试验,详细探讨冻融循环温度、冻融时长、循环次数对岩石物理、力学参数的影响,最终根据试验结果,明确出针对不同岩性、孔隙率所对应的建议性试验方案。本研究将为后期冻融循环指标选取及标准化试验方案建立提供技术借鉴。
- 申艳军杨更社荣腾龙刘慧吕伍杨
- 关键词：岩石力学冻融循环试验温度时长
- 冻融循环作用下岩石疲劳损伤计算中关键问题的讨论被引量：26
- 2017年
- 利用疲劳损伤理论来研究冻融循环条件下岩石的损伤累积在理论上是可行的。主要分析冻融疲劳损伤模型在计算自然条件下岩石冻融损伤时面临的主要问题,包括复杂多变的自然条件下如何简化、近似冻融循环作用,如何选取合适的物理量来计算损伤变量,及如何计算多种机制作用下岩石的冻融损伤。经过分析认为:研究自然条件下的昼夜循环和年度循环对人类工程活动意义最大,根据岩石中饱和度的高低和岩石中未冻水迁移速率的快慢,可分别将昼夜循环和年度循环划分并等效为高周或低周疲劳荷载;冻融循环条件下岩石孔隙率的变化可直接反映冻融损伤的特征,利用缺陷面积和残余应变定义的损伤变量其本质是相同的,均可用孔隙率计算得来;建立冻融循环作用下砂岩的高周疲劳损伤模型和低周疲劳损伤模型,利用模型进行分析表明,在计算自然条件下岩石的冻融损伤时高周疲劳荷载的作用是不可忽略的,并且低周疲劳和高周疲劳荷载的作用顺序具有显著的影响。
- 贾海梁项伟申艳军杨更社
- 关键词：岩石力学冻融循环作用疲劳荷载表征单元体
- 白垩系地层煤矿立井冻结压力实测研究被引量：2
- 2014年
- 在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析两个代表性水平层位冻结压力的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁受冻结压力变化的基本规律。研究表明：白垩系软岩层冻结压力9d内急剧增长,达1.108-1.714MPa,最大值达1.126-1.867MPa,就作用在井壁上的冻结压力发展趋势而言,表现出明显的阶段性特征,即快速增长、均匀增长和稳定阶段。此外,通过对两个水平同一深度处冻结压力平均值随深度变化曲线进行拟合,得到风井平均冻结压力随深度的变化规律,进而确定了冻结压力上限值,为保证冻结凿井施工的安全进行提供了理论依据。
- 李博融杨更社奚家米陈新年屈永龙
- 关键词：冻结壁
- 冻融循环作用下单裂隙类砂岩局部化损伤效应及端部断裂特性分析被引量：29
- 2017年
- 寒区饱水裂隙岩体受反复冻融作用影响,沿裂隙端部出现裂纹萌生、延展、偏转、分叉等现象,造成裂隙端部局部化区域损伤,进而诱发端部断裂造成岩体整体失稳。现采用相似材料配制0°,30°,45°,60°,90°的单裂隙类砂岩试样,并对裂隙内部充分饱水,展开10,20,30,50次冻融循环试验,而后观测裂隙端部区域在不同裂隙倾角、冻融循环次数下局部化损伤效应差异规律。藉此,对裂隙岩体在冻融循环作用下的局部化损伤效应进行分析,并结合断裂力学应力叠加理论,验证了因局部化损伤效应造成的裂隙端部断裂特性及扩展路径规律。结果表明:(1)冻融循环作用下单裂隙岩体存在局部化损伤效应,按照局部区域宏观裂纹发育状况,可将裂隙端部划分为:断裂区、渐进损伤区、系统损伤区;(2)随着裂隙倾角增大,冻融循环过程造成的局部化损伤效应越不显著,对应的声波波速值越大;(3)冻融循环过程中,主要在30°,45°,60°斜裂隙岩体出现主裂纹分叉、偏转现象;(4)裂隙角度愈缓,冻融循环作用造成的主裂纹偏转现象越早产生,偏转方向逐渐趋于水平,且沿初始裂隙走向的延展长度越短;(5)冻融循环引起局部化损伤在上下端部存在差异,裂隙下端部较早发生宏观断裂,且倾角越大,差异现象越明显。研究将为冻融作用下裂隙岩体局部损伤及端部断裂演化规律提供技术参考。
- 申艳军杨更社荣腾龙贾海梁王铭刘慧
- 关键词：岩石力学冻融循环
