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颗粒增强复合材料中界面破裂过程数值模拟研究

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工程力学 2009年第1期26卷 18-24页

作者：杨菊英张娟霞王大国马天辉大连大学材料破坏力学数值试验研究中心辽宁大连116622 东北大学秦皇岛分校河北秦皇岛066004

运用材料真实破裂过程分析RFPA系统,模拟研究了颗粒增强复合材料中的界面破裂过程及其对材料宏观力学性能的影响。所研究的复合材料由基体、颗粒和界面等三相材料单元组成。单元的破裂同时采用拉伸和剪切强度准则进行判断。分别研究了... 详细信息

运用材料真实破裂过程分析RFPA系统,模拟研究了颗粒增强复合材料中的界面破裂过程及其对材料宏观力学性能的影响。所研究的复合材料由基体、颗粒和界面等三相材料单元组成。单元的破裂同时采用拉伸和剪切强度准则进行判断。分别研究了单颗粒和复杂多颗粒分布的情形。模拟结果不仅在应力场分布方面与MARC和ABAQUS等软件的分析结果一致,对于帮助理解颗粒增强复合材料的破坏机理具有重要意义。

关键词：数值模拟界面颗粒增强材料裂缝破坏过程

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深埋硬岩隧洞微震监测及微震活动特征分析

哈尔滨工程大学学报 2015年第11期36卷 1465-1470页

作者：于群唐春安李连崇马天辉唐烈先大连理工大学岩石破裂与失稳研究所辽宁大连116024 辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

针对高地应力和高埋深带来的深埋隧洞岩爆问题,以锦屏二级水电站深部引水洞为研究对象,对全断面隧道掘进机(TBM)开挖过程进行微震实时监测。结合微震活动时空强序列分布、微震事件密度及微震能量密度,总结微震活动的时空演化特征,并对... 详细信息

针对高地应力和高埋深带来的深埋隧洞岩爆问题,以锦屏二级水电站深部引水洞为研究对象,对全断面隧道掘进机(TBM)开挖过程进行微震实时监测。结合微震活动时空强序列分布、微震事件密度及微震能量密度,总结微震活动的时空演化特征,并对地下硐室岩体强度损伤区进行圈定,进而识别发生岩爆的潜在危险区。监测与分析结果表明:多数岩爆都存在有可被微震监测定位的微破裂前兆,微震活动的活跃区和簇集区与岩爆位置具有空间一致性,在时间上的排序优先于岩爆事件。岩爆的发展及破坏过程是由岩体的浅表,经微裂纹的萌生、发展、扩展至岩体深部后形成宏观剪切裂纹,相邻的宏观剪切裂纹相互搭接后与隧洞壁形成三角形闭环。当岩体达到或者超过峰值强度时,岩爆发生。借助于震源理论,利用微震事件b值变化特征可对隧洞岩爆情况进行预测预警。

关键词：微震监测微震活动岩体损伤裂纹扩展岩爆深埋隧洞

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岩芯饼化机制及应力分析

东北大学学报（自然科学版） 2016年第10期37卷 1491-1495页

作者：马天辉王龙徐涛于群大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023 大连理工大学岩石破裂与失稳研究所辽宁大连116024 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

采用数值模拟方法从不同地应力组合方式入手探究了地应力对岩芯饼化的影响.研究表明:当地应力超过一定值时,出现岩芯饼化现象,即高地应力才会引起岩芯饼化;当径向应力达到35 MPa时,岩芯开始出现饼化现象,径向应力是影响岩芯饼化的主要因... 详细信息

采用数值模拟方法从不同地应力组合方式入手探究了地应力对岩芯饼化的影响.研究表明:当地应力超过一定值时,出现岩芯饼化现象,即高地应力才会引起岩芯饼化;当径向应力达到35 MPa时,岩芯开始出现饼化现象,径向应力是影响岩芯饼化的主要因素,而轴向应力仅使岩芯表面产生局部破坏;径向应力一定的情况下,随着轴向应力的增大,岩芯饼化逐渐减弱;岩芯饼化的形成过程以剪切破坏为主,并伴有少量的拉破坏;岩芯饼化现象的发生是一个复杂的力学过程.

关键词：岩芯饼化径向应力轴向应力剪切破坏拉破坏

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万维网局部结构研究与分析

计算机工程与应用 2006年第29期42卷 173-176页

作者：马天辉上海交通大学上海200030

文中以网站为单位研究万维网的局部结构特征,检测包含3个节点的模体,发现全连通子图是绝大多数实验网站的模体,而连接稀疏的子图只属于极少数实验网站的模体,然后结合当前成熟的搜索引擎技术对上述结果做出理论分析。为了测试实验网站... 详细信息

文中以网站为单位研究万维网的局部结构特征,检测包含3个节点的模体,发现全连通子图是绝大多数实验网站的模体,而连接稀疏的子图只属于极少数实验网站的模体,然后结合当前成熟的搜索引擎技术对上述结果做出理论分析。为了测试实验网站是否具有相同的局部结构,其后进行了三元组重要性剖面实验,发现所有实验网站中都包含3个网络超家族。

关键词：万维网网站子图模体超家族

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节理岩体中隧洞围岩的损伤破坏机理

东北大学学报（自然科学版） 2013年第10期34卷 1485-1489页

作者：马天辉张文东徐涛大连理工大学土木工程学院辽宁大连116024 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

结合细观节理形态的变化,在二轴围压条件下,数值模拟了节理岩体中隧洞围岩损伤破坏过程,研究了节理岩体中隧洞围岩体的破坏机理,分析了岩体中节理倾角对隧洞围岩稳定性的影响规律.结果表明:裂隙的产生和发展延伸主要是拉应力的作用,裂... 详细信息

结合细观节理形态的变化,在二轴围压条件下,数值模拟了节理岩体中隧洞围岩损伤破坏过程,研究了节理岩体中隧洞围岩体的破坏机理,分析了岩体中节理倾角对隧洞围岩稳定性的影响规律.结果表明:裂隙的产生和发展延伸主要是拉应力的作用,裂隙延伸方向大致与节理面垂直;节理倾角较小时,岩体中破裂以垂直于节理面的拉裂隙为主;节理倾角较大时,岩体裂隙以沿节理面的滑动裂隙为主;不同倾角的节理面对岩体破坏的脆性也有较大影响;岩体破坏前有大量微裂隙产生,同时伴随着声发射能量的释放,利用微震监测技术抓住这些微破裂前兆信息,能够较好地进行隧洞塌方、冒顶、岩爆等灾害预测,提前做好支护等应对措施,以保障人员、设备安全.

关键词：节理岩体损伤破坏数值模拟声发射微震监测岩爆

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布孔方式对孔洞材料宏观力学性能影响的研究

应用力学学报 2006年第1期23卷 62-67页

作者：张后全唐春安宋力马天辉大连大学

运用材料破坏过程分析MFPA2D系统,从细观力学和损伤力学角度,研究了布孔方式对孔洞材料宏观力学性能以及破坏机理的影响。在研究中,分别建立了三种含双孔、四孔以及多孔的正方形数值模型。双孔以沿试件垂直中心线重叠布置,沿试件水平中... 详细信息

运用材料破坏过程分析MFPA2D系统,从细观力学和损伤力学角度,研究了布孔方式对孔洞材料宏观力学性能以及破坏机理的影响。在研究中,分别建立了三种含双孔、四孔以及多孔的正方形数值模型。双孔以沿试件垂直中心线重叠布置,沿试件水平中心线并列布置和沿试件对角线倾斜布置三种方式进行布孔,四孔以正方形和菱形两种布孔方式置于试件中央区域,多孔成排布置并使其相邻四孔成正方形和菱形镶嵌于试件中。然后对这三种试件分别进行了标准的单轴压缩数值试验。通过对试验结果的讨论,阐明了布孔方式对孔洞材料宏观力学行为和细观损伤机理的影响。结果表明:孔洞的相互作用既可以增强应力集中程度,也可以减弱应力集中程度;正方形布孔方式比菱形布孔方式使孔洞材料具有更高的承载能力;多孔材料的延性断裂行为是孔洞应力屏蔽作用和材料损伤局部化行为共同作用的结果。

关键词：布孔方式孔洞材料力学特性数值试验

水压致裂作用下岩体参数对裂纹扩展影响的数值模拟

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东北大学学报（自然科学版） 2013年第5期34卷 700-703页

作者：门晓溪唐春安马天辉东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D2.0-Flow,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,创建渗流-应力-损伤耦合模型.模拟分析了不同层理角度及不同岩石强度的非均质层理岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程,描述了这两种岩体参数... 详细信息

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D2.0-Flow,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,创建渗流-应力-损伤耦合模型.模拟分析了不同层理角度及不同岩石强度的非均质层理岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程,描述了这两种岩体参数对拉伸裂缝萌生及扩展的影响趋势.模拟分析结果表明,层理角度和岩石强度对水压致裂作用下层理岩体裂纹扩展模式及岩体稳定性的影响是不可忽略的;随着层理角度的增加,最大主应力及层理弱面分别对压裂裂纹的萌生和扩展起主要控制作用;在同一层理角度条件下,随着岩石强度的减小,层理岩体的稳定性降低,其破裂模式亦产生较大的变化.

关键词：非均匀性层理角度岩石强度水压致裂数值模拟

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水力压裂裂缝穿层及扭转扩展的三维模拟分析

岩石力学与工程学报 2010年第A01期29卷 3208-3215页

作者：李连崇梁正召李根马天辉大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

应用并行有限元程序对水力压裂过程进行真三维数值模拟,实现对压裂裂缝起裂、扩展及扩展中的穿层、扭转行为的全过程分析;数值计算中无需假定压裂裂缝的起裂位置和扩展路径,即可根据实际岩体水力学模型的力学、水力学等边界条件,自动标... 详细信息

应用并行有限元程序对水力压裂过程进行真三维数值模拟,实现对压裂裂缝起裂、扩展及扩展中的穿层、扭转行为的全过程分析;数值计算中无需假定压裂裂缝的起裂位置和扩展路径,即可根据实际岩体水力学模型的力学、水力学等边界条件,自动标定出压裂裂缝的三维扩展模式,并显示出该并行有限元程序对复杂地质力学条件下水力压裂过程三维模拟分析的适用性。通过对压裂裂缝扩展过程中孔隙压力分布、裂缝几何形状和尺寸的演化进行了解读,显示出压裂裂缝的扩展模式与地层分布密切相关。当生产层很薄或生产层与上下阻挡层岩性差别较大时,裂缝穿层现象突出,可能会出现压裂实际缝长远远小于设计缝长的现象;近场地应力差异、地层分布特征及岩体细观非均匀性都有可能诱发压裂裂缝扭转扩张。分析结果对水力压裂施工设计具有一定的参考价值。

关键词：岩石力学水力压裂并行计算裂缝数值模拟

锦屏二级水电站引水隧洞岩爆特征及微震监测规律研究

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岩石力学与工程学报 2014年第2期33卷 339-348页

作者：张文东马天辉唐春安唐烈先大连理工大学岩石破裂与失稳研究所辽宁大连116024 辽宁科技大学矿业工程学院辽宁鞍山114051

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围... 详细信息

通过对锦屏二级水电站引水隧洞施工期间大量岩爆记录的深入研究,分析总结出岩爆沿里程分布规律、岩爆围岩破坏方式、隧洞横断面岩爆位置规律、岩爆次数与距掌子面的距离关系、岩爆次数与开挖后暴露时间关系、岩爆烈度与其围岩破坏范围关系等岩爆特征规律。通过对这些规律及岩爆分布与地质构造之间关系的研究,总结地质构造和岩爆的相互作用规律。将微震监测技术用于引水隧洞工程施工,进行深埋隧洞的岩爆监测预警,实现对微震活动的全天候连续监测分析,并根据现场对岩爆的微震监测结果,对微震的时空演化与岩爆之间的关系进行初步探讨。研究结果表明: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,并且与地质结构、施工工法、施工扰动等影响因素之间有着必然的联系,其中地质结构对岩爆的发生起控制作用;岩爆发生之前普遍存在一个孕育过程,并伴随着大量微破裂的产生和微震能量的释放(微震前兆),微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,可利用其指导安全施工。本文的工程实践验证了微震监测技术用于深埋岩体隧洞岩爆监测预警的可行性,并具有较高准确率,从而为隧洞的岩爆预测和安全施工提供新的研究思路。

关键词：岩石力学岩爆地质构造微震监测微震前兆