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正交各向异性板裂屈曲岩爆机制与控制对策研究
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51474250);国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600706);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2016zzts097)
中文摘要:

高应力硬岩板裂化破坏现象普遍存在于工程地质和采矿工程现场,而以此诱发的板裂屈曲岩爆也给深部资源的安全高效开采带来了严峻挑战。为了分析深部高应力硬岩板裂屈曲岩爆的力学机理与控制对策,对板裂化岩体建立了正交各向异性薄板力学模型,推导出双向受力条件下板裂屈曲岩爆临界荷载值;在解出弯曲形变势能的基础之上,依据能量法求得了薄板压曲状态下的挠度值。提出采用充填法的控制对策以防治板裂屈曲岩爆的发生,并推导出充填体所需的围压值。研究结果表明:①针对竖向层状岩体中发生的板裂屈曲岩爆现象,应对板裂化岩体建立正交各向异性薄板力学模型进行相关力学机理的研究;②轴向应力的增加不仅促进了板裂化破坏的形成,还加剧了板裂屈曲岩爆发生的可能性;③在一定范围内,板裂体在压曲作用下的水平挠度值随板厚的减小而增大,且当长高比为4√E2/E1时,有最大挠度值;④在对采空区进行充填时,较小的充填体围压值便可以有效抑制板裂屈曲岩爆的发生。

英文摘要:

Brittle slabbing failure of deep highly-stressed hard rocks exists in engineering geology and mining engineering extensively, and the slab buckling rockburst induced by slabbing failure also brings severe challenge to safe and high-efficient excavation of deep resources. In order to analyze the mechanism and control strategy of slab buckling rockbursts of high-stressed hard rocks, a mechanical model for orthotropic thin plate is established for slabbing rockmass, and the critical load of slab buckling rockburst under two-dimensional stress condition is also deduced. The deflection value under buckling is calculated according to the energy method on the basis of acquiring the bending deformation potential energy. The filling method, deemed as the control strategy, is proposed to prevent slab buckling rockbusts, and the rational confining pressure is deduced accordingly. The research results indicate that (1) For those phenomena of slab buckling rockbursts which occur in vertical layered rock mass, it is necessary to establish a mechanical model for orthotropic thin plate for slabbing rockmass when proceeding the relevant mechanical analysis; (2) The increase of axial stress promotes the formation of slabbing and intensifies the possibility of slab buckling rockbursts; (3) The horizontal deflection value, within a certain range, may increase with the decrease of plate thickness under buckling, and has the maximum value when the length-to-height ratio of thin plate is equal to 4√E2/E1 ; (4) A relatively low confining pressure value can prevent the occurrence of slab buckling rockbursts when adopting the filling method in deep engineering.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826