失稳破坏

摘要： 针对冲击地压矿井的回撤通道易发生失稳破坏,工作面采动过程中对于回撤通道的影响进行了分析,并结合现场数据分析了双回撤通道内支架压力变化情况,制定针对性防治措施并进行了效果分析。研究结果表明:回撤通道的失稳破坏受工作面采动影响,当工作面剩余长度距离主回撤通道越近时,回撤通道的支承压力越大,巷道两帮的压力越集中,巷道越容易发生失稳破坏。基于主回撤通道易失稳破坏的特点对其顶板预裂爆破效果进行了分析,在预裂爆破后,爆破区域的应力变化幅度明显降低,说明顶板预裂爆破可降低回撤通道受工作面采动影响产生的应力集中。同时,也起到了将采空区应力传递路径阻断和本工作面的超前支承压力传递路径的弱化作用。

摘要： 工业厂房中格构式钢柱常遭受吊装物与厂房车辆的撞击,引起钢柱损伤,导致其承载力下降。为研究格构式钢柱受撞击后的剩余力学性能,本文分别对6个具有不同撞击损伤的试件和2个完整试件进行了承载力试验,并提出了剩余承载力系数计算公式。试验结果表明:加载过程中,受压肢件先出现局部屈曲,随后发生整体失稳破坏,破坏时材料未达到屈服强度。随着撞击损伤程度的增大,试件弹塑性阶段缩短,承载力最大降低了43%;达到极限荷载后,位移会迅速增大,荷载急剧降低。撞击后产生的局部变形与整体变形均对剩余承载力有影响。

摘要： 准确判别岩石产生的失稳破坏是当前研究的热点。本文通过花岗闪长斑岩试样单轴加载声发射试验,分析其受载作用下失稳破坏全过程声发射的幅值、振铃计数率和b值变化特征。由试验结果可知:振铃计数率与b值的整体变化趋势具有高度相似性,均能反映岩石承载作用下其内部新裂缝的产生、发育、贯穿直至失稳破坏的变化规律。进一步发现,当加载应力达到其峰值强度的80%~90%时,不仅振铃计数率进入大幅度反复振荡的非稳定期,且声发射b值的峰值后“断崖式”回落中出现“波动中值”,此现象可作为岩石失稳破坏前的判据。研究成果可为岩体变形破坏预测预警提供理论依据。

摘要： 针对深井软岩巷道出现的顶板下沉量大、两帮收敛严重以及底鼓等大变形现象,以山东兖矿集团赵楼煤矿-900 m井底车场巷道为支护工程背景,着重分析了原支护方案下该深井巷道出现的大变形及失稳破坏机制。基于上述认识提出了锚杆锚索+二次锚注耦合支护方案,利用FLAC^(3D)数值软件从位移场和应力场两个方面分析该支护方案的可行性,数值模拟和现场监测表明,该支护方案取得了良好效果,是一种有效抑制巷道围岩大变形的支护方法。

摘要： 为验证南水北调工程安徽段-白山枢纽工程搅拌桩加固河堤的安全性,采用离心模型试验方法研究了高重力场下河道水位、河堤表面沉降、不同位置桩土的受力与变形性状及河堤的变形破坏模式。结果表明,土体中自由水通过破坏后的桩体排出导致河道水位上升。一级坡顶沉降最大,最危险滑动面剪入口位于一级坡中部,除最危险滑动面以外的地基中仍然有潜在的滑体和滑动面存在。离心加速度升至80 g时,河堤发生深层滑动失稳破坏。失稳破坏过程中,一级坡顶下桩体表现出受压受剪破坏,一级坡面及二级坡顶下桩体表现为压弯和拉弯破坏,二级坡面至河床下的桩体表现为剪切破坏。地基滑动面并未完全穿过桩体破坏位置。

摘要： 金属矿空场法开采遗留了大量采空区,尤其是近地表的采空区群具有重大的安全隐患,是矿山安全的危险源之一。采空区的稳定性与矿柱的承载及失稳破坏密切相关,在采空区垮塌过程中,多个矿柱间的载荷传递效应可能诱发相邻矿柱的连锁性失稳破坏,从而造成采空区群大规模失稳坍塌。因此对单矿柱稳定性研究方法、多矿柱载荷传递行为及失稳破坏机制等进行了归纳总结,相关研究成果表明:当前针对多矿柱载荷传递行为的相关研究较少,载荷传递机制尚不清楚,难以实现对多矿柱连锁性失稳破坏行为的预测;应该着眼于矿柱之间以及多矿柱与围岩体之间的相互作用,以便于深刻揭示多矿柱系统的承载与失稳破坏机制。介绍了多矿柱承载与失稳破坏机制方面的相关研究成果,可以为防控大规模空区群失稳灾害提供参考。

摘要： 为解决深大顺倾边坡失稳破坏问题,以抚顺西露天矿为例,通过工程钻探与监测数据追踪分析方法,确定弱层赋存规律及变形边界划定;基于强度折减与反分析法,得出岩土体力学指标;运用极限平衡与三维有限差分法,分析不同内排高度与边坡稳定变化规律;采用监测数据追踪分析,对控制效果评价。结果表明:二维极限平衡与三维有限元分析结果一致性较高,内排高度为80 m时,稳定性满足安全要求,监测数据追踪分析,内排方案可实现对边坡稳定控制。

摘要： 不规则煤层开采容易引发顶板应力集中、矿压显现异常等问题,为探究变面长采场顶板破断规律与结构演化特征,针对工作面斜长由小变大的突变型采场不同开采阶段的几何特征与力学成因,运用小挠度薄板弯曲理论依次建立并解析4种边界条件的顶板结构模型。根据变面长采场顶板矿压分区显现特征,采用MATLAB与FLAC数值模拟方法分析顶板破断规律与宏观力学响应。通过系统分析与总结归纳,构建了变长工作面“三场三区三结构”的覆岩结构传递演化模式,提出了“两场两规律”的顶板分区破断效应。并通过典型工程案例的矿压实测进行应用验证。结果表明:变面长采场分为小面采场、变面采场和大面采场,小面采场顶板为缓压型结构,发生的是传统“O-X”形破断;变面采场顶板为突变型结构,顶板断裂产生的延长形与漂移形“O-X”破断裂隙与大面采场增压型结构顶板的裂纹发育特征较为相似,故将二者整合为全大面采场;全大面采场顶板发生的是“X-O”形破断,裂纹继续发展产生延长形破断,形成“两场两规律”的顶板破断理论。研究结论为探明变面长采场的覆岩运移本质,加强深部复杂煤层赋存条件下的顶板灾害防控提供了重要依据。

摘要： 以第十四届全国大学生结构设计竞赛赛题《变参数桥梁结构模型设计与制作》为依托,综合应用拓扑优化、形状优化和尺寸优化等设计方法,探索在限定空间、随机静止荷载和运动荷载组合条件下,满足结构强度、稳定性和位移变形要求的竹制桥梁结构模型。对于左右对称并叠加动荷载的加载情况,优化得到的结构模型质量为290.2g,测点最大位移ε_(1)=-2.642mm;左右不对称同时叠加动荷载加载情况下,优化得到的结构模型质量为294.2g,测点最大位移ε_(2)=-2.823mm。结果表明:对变参数桥梁结构模型进行拓扑优化设计能够避免结构发生失稳破坏,同时可大幅降低试错成本。

摘要： 煤矿开采过程中,煤层底板受采动应力及承压水影响会发生变形失稳破坏。为揭示开采扰动承压水耦合下煤层底板突水机理,基于离散元及有限元建立了开采扰动承压水耦合力学模型,分析了开采扰动承压水耦合作用下煤层底板变形及应力分布特征,通过工程应用验证了力学模型的准确性。结果表明:煤层底板突水是开采扰动承压水耦合相互作用问题,应采用应力渗流耦合手段进行解决;水的流量对渗透系数影响不大,随着流量的增加渗透系数略有增加,此外,渗透系数与轴向应力之间为非线性关系,因此可以采用指数函数来描述其非线性关系。

摘要： 以中核北京科技园综合楼深基坑项目在分层开挖与分层土钉支护中出现的边坡顶端土体开裂、坡底土体坍塌形式的失稳破坏现象为研究背景,运用FLAC3D有限差分软件进行模拟分析.数值模拟分析中考虑土层分布、基坑边坡坡度、土钉的排列方式、钢筋网喷射混凝土面层、含水层的孔隙水压力、分层开挖支护等因素,使模拟分析与实际相接近.根据基坑大小建立相应的基坑边坡三维模型,采用莫尔-库仑弹塑性模型计算基坑边坡在不同开挖支护阶段的位移变形,并通过后处理程序显示基坑整体、最大位移截面的位移云图,记录所设置的关键点处水平位移与沉降量.在工程实际分布开挖过程中,测量每次开挖支护所引起的边坡水平位移与沉降量.将数值模拟中所得节点水平位移、沉降量与两者的实测数值对比分析,由此判断基坑潜在滑裂面与可能出现坍塌的大致位置,为工程设计方案中关于变形量较大区域支护方式的整改提供重要参考.

摘要： 为研究隧道明挖段边坡稳定性及其变形破坏机理,依据拉林铁路扎绕隧道明挖段工程实例,在依据工程区域地质条件的基础上,研究了开挖边坡特征、边坡病害发生情况、边坡破坏类型及破坏机理,获取边坡工程灾害的发生机制及边坡失稳破坏规律.基于极限平衡原理,对边坡可能产生的破坏形式予以考虑,并采取相应措施防止失稳情况发生.研究结果表明:采用理论计算、定性分析、相应的工程措施结合的手段,能够得到边坡稳定性分析较为满意的结果,从而可以为边坡稳定控制提供良好的依据.

摘要： 在桥梁钢结构中，钢梁是最基本的受力构件，往往在主轴平面内承担由横向荷载所产生的弯矩、剪力以及荷载偏心时产生的扭矩作用，如果没有设置足够的平面外支撑，钢梁的上翼缘在压应力作用下发生侧向失稳进而带动整个截面发生侧向弯曲和扭转，使构件在未到达强度破坏之前就丧失了承载能力。为对“上”形截面钢梁弯扭联合作用下的整体稳定性进行分析,采用有限元数值计算方法,通过失稳模态考虑构件L/1000(L为跨径)的几何初始缺陷,对比已有文献试验结果,验证了模拟方法的正确性,在此基础上,对跨中集中荷载和满跨均布荷载作用下的简支“上”形截面钢梁整体稳定性进行分析,通过曲线拟合给出了“上”形截面钢梁整体稳定系数计算公式,分析了荷载偏心距和跨径对稳定承载力及弯扭效应分配的影响.研究结果表明:通过失稳模态考虑构件L/1000几何缺陷可以准确地计算稳定承载力;“上”形截面钢梁整体稳定系数的取值较国标规范工字梁小,且均布荷载较集中荷载小;“上”形截面钢梁的稳定承载力随着偏心距和跨径的增加逐渐降低,且影响程度也逐渐变小;偏跨比较大时,失稳破坏主要由扭转效应引起,偏跨比较小时,则主要由弯曲效应引起;集中荷载较均布荷载更容易使“上”形截面钢梁失稳;使用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)进行“上”形截面钢梁的整体稳定性验算会偏于不安全.

摘要： 岩质边坡的失稳破坏是边坡内的薄弱结构面如节理、裂隙等发展、贯通的结果,因此,研究不同节理分布形式的节理岩质边坡的稳定性对于边坡工程的设计具有较大参考意义.离散元方法以其能够模拟大变形,非连续问题的优点,在模拟边坡失稳破坏的问题中表现出了较强大的能力.通过离散单元法建立了两种典型节理分布形式的岩质边坡模型,采用重力增加法,模拟了边坡的启滑破坏过程,进而从微观层面上讨论分析了在岩质边坡失稳启滑阶段中,不同节理形式对失稳破坏形式的影响.结果表明:(1)节理组在岩质边坡的分布不同,导致岩质边坡的失稳破坏方式也不同,所选模型的破坏过程反应了实际工程中滑坡和崩塌两种典型破坏方式.(2)两种模型在破坏的初始阶段所产生的裂纹均是由拉力引起,并经扩展、贯通最终导致破坏.

摘要： 深部巷道围岩体常处于高应力载荷和强动态扰动的条件下,静载+动载的共同作用极易发生冲击地压灾害.以义马千秋煤矿21221综放面为工程背景,使用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)模拟巨厚砾岩层破断产生的冲击扰动引发回采巷道冲击地压现象,研究静载+动态扰动诱发巷道冲击地压的力学机制.结果表明:冲击载荷会使巷道围岩应力值出现瞬时跳跃增高现象,并持续波动一定时间,造成巷道围岩变形速率剧增;冲击载荷向巷道围岩体系统瞬间输入能量,并激发围岩积聚的弹性能释放,发生冲击失稳破坏.冲击影响结束后,巷道围岩应力峰值向深部转移,应力峰值增大.

摘要： 针对有限单元法在重力坝抗滑稳定问题中量化标准缺失的问题,本文采用强度储备系数法,探讨了单元尺寸、坝高以及本构模型三种因素对抗滑稳定问题造成的影响.计算结果表明,建基面抗滑问题的有限元计算存在网格依赖性,但当建基面单元长宽比缩小至5;1时,长宽比对计算结果的影响已经较小;同时建基面的屈服范围与坝高近似呈线性正比例关系;对于坝基面抗滑稳定,理想弹塑性本构模型易于收敛且能基本满足工程要求.

摘要： 该文采用线弹性断裂力学原理分析边坡的破坏机理,运用ansys软件模拟边坡在失稳破坏过程中裂缝的扩展过程,分析应力强度因子在裂纹扩展过程中的变化规律。首先在坡顶最易开裂位置假设第一条裂缝,利用断裂韧性确定该裂缝的临界缝长和扩展角,依次扩展直至贯通,所形成的边坡破裂面基本符合实际,分析表明了该方法的可行性。

摘要： 圆柱壳结构在实际工程中的应用非常广泛，这类结构受载时大多数在强度破坏之前就发生失稳破坏。本文依据圆柱壳结构线性屈曲和非线性屈曲的相关理论，利用有限元分析方法，对加筋圆柱壳结构稳定性进行了分析。在体积以及筋条截面尺寸固定的情况下，进行参数化建模，分析了筋条数目对失稳模态和屈曲承载力的影响；对带有初始几何缺陷的承受轴向压力的加筋圆柱壳进行非线性屈曲分析。研究了加筋数量以及材料性能对圆柱壳结构稳定性的影响。

摘要： 采用原子力显微镜纳米压痕技术对蚊子口针的弹性模量和微观硬度进行了测试,发现其下颚平均硬度和平均弹性模量分别为0.26GPa 和2.75GPa,而其上唇的平均硬度和平均弹性模量则分别是0.66GPa 和5.51GPa .重要的是测试数据表明蚊子口针的弹性模量和硬度表现出明显的梯度性,即尖端弹性模量和硬度要明显偏高.随后采用Abaqus 对蚊子口针的失稳破坏进行了模拟,发现尖端局部屈曲是其主要失稳破坏形式,尖端局部材料的弹性模量因此对口针的失稳临界载荷有显著影响,蚊子口针材料在力学性能上所表现出来的梯度性恰恰有利于提高其尖端的抗屈曲能力,上述发现有望对人造微针的设计提供帮助.

摘要： 我国西南地区山高陡峻,河谷深切,水力资源丰富,大型水电工程密集分布.由于地形地质条件复杂,高陡边坡稳定问题十分突出,成为水电工程建设与运营过程中防灾减灾的难点问题之一.本文以乌东德水电站坝区右岸水垫塘高边坡为例,探索了高度超过500m的高边坡地质灾害调查识别与监测预警技术.(1)针对水垫塘右岸高边坡坡度大于70.,危岩体经常崩塌且无法识别的难题,采用“登山攀岩速降技术与地质调查、工程地质测绘相结合”的方法,完成了危岩体高精度的调查与分析;(2)在危岩体调查基础上,通过构建分布式光纤应变实时监测系统和具有明显裂缝的危岩体布设拉绳位移传感器,实现了高陡边坡危岩体形变的实时监测;(3)为了研究水垫塘右岸高边坡地震稳定性,在高程580～1600m的高边坡上布设6个地震动监测台站,进行地震加速度实时观测,并引入强震地震波分析边坡稳定性和动力响应特征.上述研究思路和方法对西南水电站高边坡稳定性监测预警和风险评估具有借鉴意义.

摘要： 本申请提供了基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，属于滑坡失稳技术领域，该基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置包括滑坡模拟组件和渗流模拟组件。受重力影响通过不饱和水层箱内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱空隙渗流到试样培土底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

摘要： 本申请提供了基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置，属于滑坡失稳技术领域，该基于渗流与宏观破坏耦合分析的降雨型滑坡失稳试验装置包括滑坡模拟组件和渗流模拟组件。受重力影响通过不饱和水层箱内空腔流向土质滑坡底部，也就是山区平缓地区地下水系，中期模拟土质滑坡地下水系的流向变化。当多余充水流量超过重力地下水下落排水时，多余充水通过不饱和水层箱空隙渗流到试样培土底部，多余充水的持续上渗，会造成地表土层物理结构变化，引发土质滑坡失稳，科研人员可针对地下水系渗流的变化对土质降雨型滑坡进行精确建模试验分析，针对性的对山区土质滑坡隐患点的排查和治理，保护人民生命和财产的安全。

摘要： 本发明公开了一种水力环境变化诱发挖填组合路基边坡分散性失稳破坏分析的试验装置，包括边坡模型箱和降雨模拟装置；降雨模拟装置采用有色水作为模拟降雨的雨水，边坡模型箱采用透明土作为填土，形成透明土边坡；所述透明土由一定比例的无定形硅胶和无定形硅粉合成以模拟易发生静态液化的粉砂；透明土边坡的坡顶、坡脚、边坡段将埋设具有明显颜色的标志物，疑似滑动面处将埋设孔隙水压计，挖填组合路基边坡中部埋设与模型箱等宽的不同形状的水泥块；由摄影装置记录标志物的位移变化、有色水的渗流轨迹和模拟滑坡的全过程。本发明的优点是可以研究雨水在挖填组合路基边坡中的渗流过程，以及挖填组合路基边坡的渐进失稳破坏过程，从而更好地揭示降雨对挖填组合路基边坡滑坡的诱发机理。

摘要： 本发明公开了一种振动荷载下桩孔孔壁失稳破坏的评估方法，涉及桩基工程领域。本申请包括以下步骤：根据施工现场土体地质勘探报告和施工设备参数，计算水平地面以下深度的塌孔控制函数；在拟钻的桩孔位置附近1m处挖一个竖直测速孔，用于测试获得附近的振动荷载对于土体所产生的振动速度；求解振动所引起致塌函数；最后，比较塌孔控制函数与致塌函数之间的大小，求解孔壁稳定性安全因子和振动速度安全阈值，安全因子大于1，则表明孔壁安全，且安全因子的数值越大，表明孔壁稳定安全程度越高。本发明能够评估桩孔孔壁的稳定安全程度，获得孔壁稳定性安全因子和振动安全速度阈值，能够避免发生塌孔破坏，保障施工安全。

摘要： 本发明涉及一种地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置及实验方法，用于解决现有技术中的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置不能模拟不同类型和不同输入形式地震波的问题。包括：底座、振动组件、动力转化系统、库体模拟组件和信息采集系统，所述底座上设有水平振动台，所述水平振动台与所述底座直线滑动连接，所述振动组件包括水平振动气囊和竖直振动气囊，通过所述水平振动气囊和竖直振动气囊的振动，模拟出不同形式的地震波。通过振动电机带动活塞在缸体中做往复运动，所述活塞和所述缸体之间形成一个容积可变的空腔，所述水平振动气囊和所述竖直通过管道与所述空腔相连。所述库体模拟组件根据要模拟的实际矿区按照等比例缩放原则搭建。

摘要： 本发明公开了一种煤岩体失稳破坏前兆信息判识方法，包括：对受载煤岩体进行实时声发射监测，获取受载煤岩体对应的声发射事件的空间坐标和发震时间，得到声发射事件序列；建立声发射事件序列的单键群架构；计算每条单键的单位向量，将每条单位向量的起点平移至单位球体的球心，将各单键的方向特征转化为单位球体球面上的离散点表示；采用球冠面覆盖法获得球面上离散点的分布特征，得到单键方向分布特征的分形维数；通过分析单键方向分布特征的分形维数的变化规律，获取煤岩体失稳破坏前兆信息，实现煤岩体失稳破坏预警。本发明的煤岩体失稳破坏前兆信息判识方法求解方便，且结果可靠。

摘要： 本发明提供一种充填介质失稳破坏可视化试验装置，属于地质监测技术领域，包括填充箱，用于充填模拟土体的填充介质；多个加载机构，用于为填充箱内的填充介质施加应力；注水机构，用于为填充箱内加入渗透进所述填充介质的流体；填充箱设于所述加载框架内，加载机构设置在所述加载框架上；其中，填充箱(1)的一侧面由透明材料制成。本发明实现了模拟水流自上而下渗透破坏的过程；在应力杆上安装有位移传感器，可以间接监测应力加载过程中的位移变化情况；可拆卸替换的第一底板和第二底板，分为带孔的不可伸缩第一底板和可伸缩的不透水第二底板，分别模拟透水情况下的充填介质渗透失稳破坏以及不同断层情况下的充填介质失稳破坏。

摘要： 本发明公开一种路堤下高强度桩复合地基失稳破坏模式判别方法，包括以下步骤：试算路堤下天然地基的稳定性，得到天然地基失稳破坏时的初始滑动面；基于初始滑动面，确定初始滑动面范围内各高强度桩位于初始滑动面上方的上桩的长度L

摘要： 本发明涉及一种地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置及实验方法，用于解决现有技术中的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置不能模拟不同类型和不同输入形式地震波的问题。包括：底座、振动组件、动力转化系统、库体模拟组件和信息采集系统，所述底座上设有水平振动台，所述水平振动台与所述底座直线滑动连接，所述振动组件包括水平振动气囊和竖直振动气囊，通过所述水平振动气囊和竖直振动气囊的振动，模拟出不同形式的地震波。通过振动电机带动活塞在缸体中做往复运动，所述活塞和所述缸体之间形成一个容积可变的空腔，所述水平振动气囊和所述竖直通过管道与所述空腔相连。所述库体模拟组件根据要模拟的实际矿区按照等比例缩放原则搭建。

摘要： 本发明公开了一种岩质边坡失稳破坏全过程的监控系统，在边坡表面设置第一监控面，然后在边坡内设置两个第二监控面，第一监控面与第二监控面相互平行，在第一监控面上开设若干个安装孔，每个安装孔内安装有一个钻孔应力计，从第一监控面上向边坡内开设若干个贯穿两个第二监控面的钻孔，在钻孔位于两个第二监控面截面的位置分别安装有钻孔应力计，在钻孔内位于相邻两个监控面的位置上分别安装有多点位移计；全部钻孔应力计和多点位移计与上位机通讯连接。本发明能够改进现有技术的不足，提高对于岩质边坡失稳破坏监控的准确性。