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| 1 | 不同围压下断续预制裂纹粗晶大理岩变形和强度特性的试验研究显示文摘通过在MTS815.03岩石力学伺服试验机上对断续预制裂纹粗晶大理岩进行常规三轴压缩试验,基于试验结果研究不同围压下断续预制裂纹粗晶大理岩的变形和强度特性。结果表明,随着围压的增加,完整岩样和断续预制裂纹岩样峰后表现从应变软化逐渐转化为理想塑性的变形特性;岩石峰值环向应变对围压的敏感程度高于峰值轴向应变;强度与围压之间的关系可采用Coulomb准则来表征,且残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度。粗晶大理岩晶粒尺度较大,完整岩样的杨氏模量随围压而增大,峰值应变与围压之间成正线性关系;而断续预制裂纹岩样的杨氏模量以及峰值应变和围压之间的关系较为复杂,且随裂纹倾角而变化。单轴压缩时,断续预制裂纹岩样峰值强度与裂纹倾角密切相关,其最大轴向承载能力取决于两条预制裂纹内部顶端的扩展模式以及晶粒间的摩擦滑移;较低围压(σ3≤10MPa)时,与完整岩样的峰值强度相比,断续预制裂纹岩样的峰值强度明显偏低,但残余强度相差不大;而较高围压(σ3>10MPa)时,岩样进入塑性流动阶段后,完整岩样和预制裂纹岩样的三轴强度(峰值强度和残余强度)相差很小,粗晶大理岩样的轴向承载极限与预制裂纹分布关系不大,晶粒间的摩擦承载决定粗晶大理岩的强度特性。 | 杨圣奇 温森 李良权 | 2007 | 岩石力学与工程学报2007，26，8： | 57 |
| 2 | 深埋隧道TBM卡机机理及控制措施研究显示文摘当前TBM在中国应用越来越广泛,然而TBM在深埋软弱岩石隧洞中施工时,很容易发生护盾被卡事故,造成严重后果,因此对其卡机机理及控制措施研究很有必要。首先,基于Hoek-Brown准则圆形隧道围岩流变变形研究成果,考虑管片衬砌支护和掌子面效应,提出了护盾区域围岩变形计算模型;其次,根据上述变形计算模型和围岩、护盾变形协调条件,建立了停机和连续掘进两种工况下卡机状态判断模型,两种模型均考虑了围岩流变效应;再次,在卡机机理研究成果基础上,进行了卡机控制措施的研究。推导了临界预留变形计算公式;同时提出了预留变形和超前支护相结合时临界超前支护强度的计算模型;最后,将卡机判据和临界预留变形量及超前支护强度理论在工程算例中进行了应用。 | 温森 杨圣奇 董正方 赵丽敏 | 2015 | 岩土工程学报2015，37，7： | 36 |
| 3 | 复合地层中双护盾TBM与围岩相互作用机制三维数值模拟研究显示文摘为研究复合地层中双护盾TBM与围岩之间的相互作用机制,采用FLAC3D建立完整的TBM模型,研究复合地层中以下几种情况对TBM掘进时围岩变形及护盾所受接触力和摩擦阻力的影响:地层(1)为断面内上软下硬、上硬下软;地层(2)为沿洞线方向具有不同软岩长度;地层(3)为沿洞线方向具有不同软硬交替厚度。同时,将不均匀间隙作为函数引入护盾压力计算式中。得出地层(1)条件下受不均匀间隙的影响,围岩纵轴向剖面位移(LDP)曲线自下而上先后与护盾接触,接触部位主要位于隧道腰部及以下区域,接触压力主要集中在前、后盾中后方,且前盾尾部压力值最大;地层(2)条件下,护盾所受摩阻力随软岩长度的增加逐渐增大并最终趋于稳定;地层(3)条件下TBM前后护盾所受摩阻力呈周期性波动,其变化规律与围岩位移曲线变化频率基本对应。而且不论地层(2)或地层(3)中,围岩LDP曲线形态都不同于均匀地层。这些认识对于进一步研究复合地层中TBM与围岩的相互作用及预测卡机有重要意义。 | 程建龙 杨圣奇 杜立坤 温森 张建毅 | 2016 | 岩石力学与工程学报2016，35，3： | 40 |
| 4 | 基于Hoek-Brown准则的隧洞围岩变形研究显示文摘由于在许多实际条件下,比如节理岩体中,线性的M-C准则不太适用,非线性的Hoek-Brown比较适用,因此,可以尝试使用这一非线性屈服准则对洞室变形进行研究。研究隧洞变形时,将围岩分为弹性区、应变软化区、塑性流动区。采用Hoek-Brown准则和非关联流动法则对洞室变形进行了理论推导;软化区域围岩参数随着塑性变形增加而变化,解析法难以求得应力,采用龙格-库塔方法进行数值计算,求解得到塑性软化区和流动区半径,并最终求得洞室变形。通过算例计算表明,在不考虑软化区和流动区时,方法和Carranza-Torres计算结果相差甚小;随着原岩应力的增加,膨胀角对洞室变形的影响增大。 | 温森 杨圣奇 | 2011 | 岩土力学2011，32，1： | 34 |
| 5 | 深埋隧洞TBM卡机事故风险分析显示文摘卡机事故是制约TBM工作效率的重要因素之一,目前对其的预测多是确定性的有限元分析方法。基于此,将TBM盾壳与开挖轮廊面之间预留的间隙和隧道径向变形之差作为功能函数;采用ANSYS中PDS模块即随机有限元预测隧道变形量及发生卡机的风险率。同时,采用考虑了参数随机性的弹塑性解析解进行求解并将其与随机有限元的结果进行对比。通过对南水北调西线一个隧洞断面变形的计算,比较了两种方法,结果显示随机有限元计算结果明显大于解析解的结果。 | 温森 徐卫亚 | 2008 | 长江科学院院报2008，25，5： | 29 |
| 6 | 基于Monte Carlo-BP神经网络TBM掘进速度预测显示文摘预测隧道工程中TBM掘进速度,主要有完全经验的、半理论半经验的模型和人工智能等方法,所用参数均为确定性的,未考虑参数存在的随机性,故导致预测结果的不准确性。基于此,提出了Monte Carlo-BP神经网络TBM掘进速度预测模型,着重考虑了一些重要输入参数的随机性,其中输入参数重要性的大小通过粗糙集进行计算排序。采用Monte Carlo产生随机数时,由于参量的样本数据的有限,分布函数均采用阶梯形经验分布函数。如果采用的数据是来自不同类型的TBM,则应当考虑机器性能参数,并重新对参数重要性进行排序。实例计算表明,Monte Carlo-BP神经网络模型预测结果和实测值总体趋势和均值比较一致。 | 温森 赵延喜 杨圣奇 | 2009 | 岩土力学2009，30，10： | 21 |
| 7 | 洞室变形引起的双护盾TBM施工事故风险分析显示文摘当前TBM在深埋隧洞施工中的应用越来越多,由变形引起的TBM施工事故也越来越普遍,因此很有必要对变形引起的TBM施工事故进行风险分析。采用收敛-约束法并结合风险分析理论,考虑洞室的掌子面和护盾后方支护的效应,对围岩作用在护盾上的压力进行计算;同时,根据作用护盾上压力大小判断洞室变形对TBM施工的具体影响,把事故的后果分为5个等级,根据后果等级结合发生的概率提出TBM施工变形风险评价矩阵,然后结合现有的风险接受准则即可确定风险等级。最后,采用研究成果对南水北调西线某段双护盾TBM施工进行风险评估。 | 温森 徐卫亚 | 2011 | 岩石力学与工程学报2011，30，S1： | 18 |
| 8 | 基于SHPB的复合岩样动态压缩破坏能量耗散分析显示文摘应用直径50mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同应变率下对不同倾角(0°、30°、60°、90°)的复合岩样(50mm×50mm的圆柱试样)进行动态压缩试验.通过超动态应变仪监测入射杆、透射杆的应变信号,分析应变率、岩层倾角对复合岩样动态破坏过程中能量耗散的影响.研究结果表明:复合岩样的入射能、吸收能均随应变率的增大而增大;岩层倾角为0°、30°、90°时试样的能量吸收率随应变率的增大呈现出先增大后减小的趋势,倾角60°时能量吸收率则随应变率的增大呈现单调递减趋势;当应变率相近时,随着岩层倾角的增大,试样的能量吸收率呈现出先减小后增大的变化趋势,且在倾角60°时能量吸收率最小;试样在倾角60°时破碎程度远小于其他角度. | 温森 赵现伟 常玉林 李斌 | 2021 | 应用基础与工程科学学报2021，29，2： | 15 |
| 9 | 一维动静组合加载下复合岩样动态力学特性试验研究显示文摘为研究高地应力与动力扰动下复合岩层的破坏机理,利用改进的分离式霍布金森压杆试验装置,开展一维动静组合加载下复合岩样的动态力学特性试验研究。选取0、20%σ_(s)、40%σ_(s)、60%σ_(s)、80%σ_(s)(σ_(s)为岩样静态单轴抗压强度)5个水平的轴压,对复合岩样进行0.5 MPa和0.9 MPa冲击气压下的冲击试验,并借助高速摄像机对岩层倾角α=30°时岩样的动态破坏过程进行记录。通过对试验结果的分析主要得到以下结论:复合岩样在一维动静组合加载下表现出的动态力学特性变化规律与均质试样以及含裂隙试样有显著差异;轴压对复合岩样的动态变形模量和动态强度有明显的影响,轴压为20%σ_(s)时对应的动弹模和动强度均为极值点;复合岩样的单位体积吸收能随轴压的增大整体呈减小趋势,在α=60°时出现单位体积释放能现象;除α=0°之外,其余各倾角的能量吸收率随轴压的增大总体呈减小趋势;复合岩样随着轴压的增加破坏程度更大,复合岩样主要以拉-剪组合破坏为主,层理面及B材料(即强度较低的岩层)对试样的破坏有控制作用。 | 杜超超 温森 孔庆梅 | 2021 | 振动与冲击2021，40，21： | 15 |
| 10 | 高温后非共面双裂隙红砂岩力学特性试验研究显示文摘利用岩石力学伺服试验机与声发射仪,对经历不同高温后非共面双裂隙红砂岩试样(尺寸为80 mm×160 mm×30 mm)进行单轴压缩试验,分析高温对非共面双裂隙红砂岩强度变形特性与裂纹演化特征的影响。结果表明,非共面双裂隙红砂岩的峰值强度与杨氏模量均随着温度的增加呈先增大后减小的非线性变化规律,在温度为300℃时达到最大值,然而,峰值应变随着温度的增加呈非线性增大。基于对非共面双裂隙红砂岩加载过程中的声发射特征分析,应力–时间曲线上每发生一个明显的应力跌落对应会产生一个较大的声发射事件,体现在试样上为产生一条新裂纹或原有裂纹扩展;通过照相量测技术,分析了不同高温作用后非共面双裂隙红砂岩试样的裂纹演化特征。最后探讨了温度对非共面双裂隙红砂岩起裂与贯通应力的影响及其对力学参数的影响机制,起裂应力随着温度的增加呈先增大后减小,在300℃时为最大值;而常温至600℃时,贯通应力呈增大趋势,但由600℃增至900℃时,贯通应力变化不大。 | 杨圣奇 黄彦华 温森 | 2015 | 岩石力学与工程学报2015，34，3： | 14 |
| 11 | 两条断续预制裂纹粗晶大理岩强度参数的研究显示文摘基于在岩石力学伺服试验机上得到的两条断续预制裂纹粗晶大理岩常规三轴压缩试验结果,采用Coulomb和Hoek-Brown强度准则,获得了断续预制裂纹粗晶大理岩的强度参数,评价了Coulomb和Hoek-Brown准则用于断续预制裂纹岩样强度分析的适用性。研究表明:完整岩样强度和围压之间的关系用Coulomb和Hoek-Brown准则均可以很好地表征,而断续预制裂纹岩样强度更好地符合Hoek-Brown强度准则。利用Hoek-Brown准则确定的粘聚力和内摩擦角也可以表征岩石材料真实的力学特性。断续预制裂纹岩样强度对围压的敏感程度高于完整岩样,计算得到的粘聚力显著低于完整岩样,而内摩擦角高于完整岩样。断续预制裂纹岩样的粘聚力以及内摩擦角与裂纹倾角关系复杂,单轴压缩强度是否参与回归影响较大。由Hoek-Brown准则得到的粗晶大理岩强度参数T(m,s)(联合回归均值)对完整岩样和断续预制裂纹岩样分别为T(6.542,0.99)和T(6.625,0.156),可知断续预制裂纹对岩石强度参数m(软硬程度)影响不大,而对参数s(破碎程度)存在较大影响。 | 杨圣奇 蒋昱州 温森 | 2008 | 工程力学2008，25，12： | 13 |
| 12 | 基于PSO-PP的围岩稳定性评价显示文摘围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。结合投影寻踪方法、粒子群算法和逻辑斯谛曲线函数,建立了围岩稳定性评价的粒子群优化投影寻踪(projection pursuit based on particle swarm optimization,PSO-PP)模型。该模型一方面采用粒子群算法优化投影指标函数及逻辑斯谛曲线函数参数,确保了模型的准确性;另一方面利用逻辑斯谛曲线函数建立投影值与经验等级之间的非线性关系。模型的测试结果显示了良好的精度,实例分析结果与实际状态完全一致,表明该模型在围岩稳定性评价中的可行性和有效性。 | 徐飞 徐卫亚 温森 刘造保 赵延喜 | 2010 | 岩土力学2010，31，11： | 12 |
| 13 | 深埋隧洞层状围岩变形分析显示文摘深埋隧洞施工过程中,层状围岩在一定条件下会产生层间开裂,进而出现弯曲变形,如果变形过大,将产生严重后果。根据极限平衡受力分析,首先推导了层状围岩转化为板裂体的应力条件,用以判断围岩是属于材料破坏还是弯曲破坏。考虑到参数的随机性,构造出层状围岩产生弯曲结构变形的功能函数模型,并建立基于Monte-Carlo的随机有限元模型。实例分析表明,2种方法计算结果基本一致,而且都可以计算出围岩发生不同变形量的概率,比一般的确定性分析更加科学,为类似工程研究提供了一个参考。 | 温森 赵延喜 | 2009 | 金属矿山2009，38，4： | 10 |
| 14 | 深部节理岩体TBM滚刀破岩效果及最优刀间距研究显示文摘为了优化深部岩体中TBM刀盘滚刀的布置,提高TBM掘进效率,采用二维离散元软件UDEC分别研究了节理间距、倾角及贯入度对滚刀破岩的影响。研究结果表明:节理间距为50 mm时,裂纹均扩展到节理面,但节理面对裂纹的扩展有阻隔作用,不管节理的倾角如何,裂纹仍然沿着其倾斜的方向扩展;节理间距不大于100 mm时,岩石的裂纹可以扩展到节理面,节理对裂纹扩展起到控制作用;当节理间距不小于150 mm时,裂纹的扩展无法到达节理面,节理基本不影响裂纹扩展;对于水平节理,节理间距较小时,节理的存在不利于滚刀破岩,随着节理间距的增加,这种不利影响逐渐减弱、直至消失。节理倾角为30°时,由于节理倾角较小,节理间距的减小导致最优刀间距也在减小。节理倾角为60°时,节理间距越小越有利于滚刀的破岩。最佳贯入度随着节理倾角的变大存在逐渐上升的变化趋势,倾角0°变大至90°时,最佳贯入度从2 mm左右比较迅速地增大至7 mm左右。 | 孙建中 杨圣奇 温森 | 2015 | 采矿与安全工程学报2015，32，1： | 10 |
| 15 | 不同直径煤样强度参数确定方法的探讨显示文摘煤是一种特殊的岩石,随机分布着大量裂隙和弱面,从而使得不同尺寸煤样力学特性差异很大。基于一组不同直径(D=61,101,146和300 mm)煤样常规三轴压缩试验结果,对不同直径煤样强度参数确定方法作了探讨。研究表明,煤样强度不仅是围压的函数,而且是直径的函数;随着直径的增加,煤样弹性模量近似呈负冪函数关系降低,但这种关系受围压影响较小;煤样泊松比与直径以及围压关系不大,基本上均在0.21~0.25之间。通过考察广义Hoek-Brown准则参数与直径之间的函数关系,可以近似预测所研究范围内(0≤σ3≤10 MPa及61 mm≤D≤300 mm)不同直径和不同围压条件下煤样的强度。利用广义Hoek-Brown准则强度参数,基于切线法理论,获得了不同直径煤样的黏聚力和内摩擦角,然而切线法理论存在着在个别试验点上逼近很好但整体逼近很差的不足之处。对于一种已经被评价适合广义Hoek-Brown准则的岩石材料,利用泛函分析中的最佳逼近多项式理论(一次式),提出了一个新的评判准则。采用该评判准则,更为精确地确定了不同直径煤样的黏聚力和内摩擦角,避免了切线法理论的不足之处。最后讨论了直径对煤样黏聚力和内摩擦角的影响。研究结果对于岩土工程设计和数值计算时岩样黏聚力和内摩擦角的选取具有参考价值。 | 杨圣奇 温森 | 2010 | 岩土工程学报2010，32，6： | 9 |
| 16 | 不同围压下节理岩体中TBM滚刀破岩效率研究显示文摘为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小,比能耗随围压增加而减小的趋势变缓,并且在接近90°和0°时,围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响;(2)节理岩体节理间距越小,比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加,围压对比能耗的影响逐渐弱化,直至消失;(3)节理倾角0°附近,在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角30°附近,刀间距100 mm左右时比能耗最小;节理倾角60°时,刀间距120 mm左右比能耗最小;(4)在滚刀之间裂隙贯通的前提下,节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。 | 温森 孔庆梅 杨圣奇 盛桂琳 赵丽敏 | 2017 | 现代隧道技术2017，54，3： | 8 |
| 17 | 基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟显示文摘复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用 PFC2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。 | 常玉林 温森 张建伟 | 2019 | 长江科学院院报2019，36，7： | 8 |
| 18 | 复合岩层中滚刀旋转切割破岩效率试验研究显示文摘TBM掘进经常遇到复合岩层,在该地层中施工对滚刀破岩非常不利。为了提高掘进效率,降低工程造价,开展复合岩层滚刀破岩效率研究很有必要。鉴于此,采用滚刀岩机作用综合试验台对砂岩、花岗岩复合(复合比例为4(25) 6)而成的岩层进行5组刀间距下3种贯入度的3把滚刀同步旋转切割试验;试验过程中监测破岩总法向力、总扭矩,并分别收集两种岩石的岩渣进行筛分、称重;依据试验结果分析不同刀间距、贯入度下的法向力、扭矩及比能的关系。研究表明:不同刀间距时,平均法向力、平均扭矩随贯入度的增加而增大但两者的增加趋势不同,即平均法向力随着贯入度的增加几乎呈直线增大,而平均扭矩随着贯入度的增加其递增趋势减小;不同贯入度下存在不同的最优刀间距;砂岩、花岗岩切割轨迹长度比例为4:6时刀间距与贯入度的比值在14左右,破岩效率最高。 | 温森 周书宇 盛桂琳 | 2019 | 岩土力学2019，40，7： | 8 |
| 19 | PCC桩与灌注桩的水平承载性能对比分析显示文摘利用大型有限元通用软件ABAQUS建立PCC桩水平承载特性有限元分析模型,并用足尺试验进行了对比分析,表明该模型是合理可行的.进而,对等截面的PCC桩与实心灌注桩的水平承载性能进行了详细的对比.结果表明,作为弹性长桩,PCC桩较实心灌注桩具有更好的抗水平荷载的能力;作为刚性短桩,等截面的PCC桩和实心灌注桩的水平承载性能差别不大. | 张建伟 温森 孙兴亚 丁选明 | 2010 | 河南大学学报(自然科学版)2010，40，5： | 8 |
| 20 | 隧洞变形引起的TBM施工事故综合风险分析显示文摘国内采用岩石隧道掘进机(简称TBM)施工的隧洞呈现深埋、超长趋势,变形引起的TBM卡机事故屡见不鲜,为了减少这些事故,可以预先对变形引起的TBM风险事故进行综合评价,因此,在单元风险研究的基础上对综合风险计算及评价准则进行研究。采用概率理论推导了变形引起的TBM风险事故的综合风险概率的计算模型,根据推导的模型可以近似计算出5类后果等级事故发生的概率;采用TBM的卡机时间与纯掘进时间的比值作为分级指标,结合以往TBM施工的统计数据划分工期损失后果等级,再结合风险的概率分级,建立变形综合风险评价准则;采用研究的理论,对工程选取段TBM施工卡机风险进行了两种工况下的计算分析。计算结果表明,施工时若不采取任何措施TBM施工风险比较大,但采用合理的措施之后风险可控制在可接受的范围内。 | 温森 贺东青 杨圣奇 | 2014 | 岩土力学2014，35，6： | 6 |
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