2020年度《岩石力学与工程学报》“领跑者5000”论文

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 65个
关键词; 59位
专家; 14篇
论文; 2864IP
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基于微震监测技术的岩爆预测机制研究

作者(Author)：马天辉, 唐春安, 唐烈先, 张文东, 王龙

摘要：以锦屏二级水电站岩爆高发洞段作为研究对象，采用微震监测技术作为岩爆监测预警手段。通过对比现场实际情况和微震监测结果，揭示出微震的时空演化与岩爆之间的关系;通过岩体损伤过程特征提取对应的微震监测事件，总结出微震事件密度云图、微震事件震级与频度的关系、微震事件震级、能量集中度等微震监测指标规律，并以地震学中的原理作为岩爆判断基础，提出4个岩爆判据。现场应用结果表明:在深埋岩体隧洞中，岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性，微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性，应用该岩爆判据能够达到岩爆危险区域的精确预测，为隧洞的岩爆预测和微震监测预警提供依据。

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基于SEM图像的软土三维孔隙率计算及影响因素分析

作者(Author)：徐日庆, 邓祎文, 徐波, 来剑平, 詹学贵, 徐丽阳, 陆建阳

摘要：为获取丰富的SEM图像信息用于土体微观结构研究，对杭州紫金港软土进行大量的SEM图像扫描。通过分析软土SEM图像的特点，建立三维空间计算模型，首次提出利用工mage-Pro Plus(IPP)软件计算软土三维孔隙率的方法，并分析计算步距、放大倍数、闭值大小、分析区域大小等对软土三维孔隙率计算结果的影响。研究结果表明:计算精度跟步距大小有关，步距越小精度越高，采用步距2有利于兼顾计算容量和精度要求;对软土三维孔隙率放大倍数宜采用1 200士300倍;闭值取值跟放大倍数有关，放大倍数越大闭值也应相应增加;分析区域而积小宜太小，能有效反映整张图像信息的区域而积应占图像总而积的70%以上。

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盾构推进引起地表变形及深层土体水平位移分析

作者(Author)：梁荣柱, 夏唐代, 林存刚, 俞峰

摘要：基于弹性力学Mindlin解，考虑刀盘挤土效应产生的切口正面附加压力、软土地层中具有软化特性且不均匀分布的盾壳侧摩阻力、及同步注浆压力引起的地层位移，结合土体损失引起的地层位移，得到盾构施工期间地表竖向位移及深层土体水平位移解答。经与3个工程实测结果进行对比，该方法计算结果与实测数据较为吻合，基本可以反映盾构施工引起的地层位移变化规律。分析结果表明:盾构前方土体在盾构施工作用下产生隆起，其形态基本接近正态分布曲线;较大的注浆压力亦引致地表土体隆起;深层土体在盾构施工期间受到挤压，向远离隧道轴线运动，其最大水平位移量在盾构轴线附近。

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含层理岩石的AE特征分析及基于Kaiser效应的地应力测试研究

作者(Author)：张东明, 白鑫, 齐消寒, 张先萌, 易理德

摘要：地应力是引起岩体开挖工程变形和破坏的根本作用力，是进行围岩稳定性分析的必要前提条件，也是控制煤与瓦斯突出的主要因素之一，获取煤层地应力参数对于提高瓦斯抽采效率及防治煤与瓦斯突出具有实际意义。 1959年E. J. Kaiser发现多晶金属的声发射应力记忆功能后，R. E. Goodman证明岩石在加载过程中同样存在Kaiser效应。D. A.Lockner指出单轴压缩试验中应力大于岩石峰值强度的70%时，Kaiser效应可能失效。在国内，陈忠辉等利用损伤模型建立了岩石声发射Kaise效应表达式，王宏图等、周小平等、姜永东等分别应用岩体地应力椭球、岩体结构分析法和弹性力学理论对多方向取样所得分应力与主应力之间的关系进行了深入研究。王立君等研究了岩石非均质性对Kaise:效应的影响。李彦兴等应用Kaiser效应对非均质性、各向异性储层地应力进行测量。王小琼等认为岩石试件AE特征可分为摩擦型和破裂型，对摩擦型AE进行合理处理也可以应用于Kaise:效应地应力测试。谢强等研究认为加载方向对细晶花岗岩Kaiser效应有一定影响，加载方向变化大，则Kaiser效应越弱。目前，江小城等对各类岩石声发射Kaiser效应地应力测试分析方法及应用进行了大量研究。但是对于岩石Kaiser效应的研究大多没有考虑岩石含层理情况，而煤层、页岩等含层理沉积岩系地应力测试有较大的实际意义。为此，本文结合白皎矿2461工作面地应力测试需要，分析了沉积岩系含层理岩石试件的力学及破坏特征、声发射特征，研究Kaiser效应点的综合判断方法，基于声发射Kaiser效应进行地应力测试。

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冲击载荷作用下含孔洞大理岩动态力学破坏特性试验研究

作者(Author)：李地元, 成腾蛟, 周韬, 李夕兵

摘要：利用一种大理岩试件加工制备含圆形和椭圆形孔洞的板状试样，试样尺寸为60 mmX60 mmX15 mm，使用75 mm杆径的分离式霍普金森压杆((SHPB)进行冲击压缩试验，通过超动态应变仪监测入射杆和透射杆的应变信号，利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程，分析冲击载荷作用下预制孔洞试样的动态抗压强度、破坏模式和裂纹扩展特性。研究发现，孔洞大小、形状和空间位置对岩石的动态抗压强度都有一定影响，孔洞的存在降低了大理岩试样的动态抗压强度。在冲击载荷作用下，预制中心孔洞的大理岩试样在孔洞周边产生平行于轴向加载方向的初始拉伸裂纹和类X型初始剪切裂纹，在试件破坏中起主导作用。圆形孔洞试样中，随着孔径增大，剪切裂纹扩展速度随之增大，而拉伸裂纹扩展速度则减小;椭圆形孔洞的长短轴比、长轴与加载方向的夹角均是影响裂纹扩展速度和动态抗压强度的因素。在30-45 s-1的加载应变率范围内，大理岩孔洞试样的平均裂纹扩展速度为100-450 m/s。

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常规三轴压缩下花岗岩声发射特征及其主破裂前兆信息研究

作者(Author)：纪洪广, 卢翔

摘要：通过岩石力学室内加载试验，对花岗岩在不同围压下的破坏全过程进行声发射试验，得到岩石破裂全过程中的力学参数和声发射低频、高频信号特征，研究低频、高频声发射信号的振铃计数、能量累计数与岩石应力、时间之间的关系，探求声发射信号峰值频率在岩石主破裂前期的分布情况。研究结果表明:低频与高频通道接收的声发射信号基本特征一一振铃计数、能量累计数在岩石破裂过程中的整体变化趋势基本相同，与岩石力学过程形成良好的对应;两通道的信号基本特征主要区别在于数值大小。在声发射频谱特征方面，岩石破裂的前兆信息在声发射信号峰值频率分布中呈现为峰频主频段增多的特征，表现为信号峰频分布由岩石加载初期的1-2个主频段(40-50和150-170 kHz频段)在岩石临界主破裂时增多到最多5个主频段(25-30， 40-50， 60-70，90-100和150一160 kHz频段)。

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