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Effect of diagenetic variation on the static and dynamic mechanical behavior of coral reef limestone

International Journal of Mining Science and Technology 2024年第7期34卷 893-908页

作者： linjian ma Jiajun Deng Mingyang Wang Jianping Wang Bin Fang Jiawen Wu State Key Laboratory of Explosion&Impact and Disaster Prevention&Mitigation Army Engineering University of PLANanjing 210007China Naval Research Institute Beijing 100070China

Coral reef limestone at different depositional depths and facies differ remarkably on the textural and mineralogical characteristics,owing to the complex sedimentary *** explore the effects of pore structure and mineral composition associated with diagenetic variation on the mechanical behavior of reef limestone,a series of quasi-static and dynamic compression tests along with microscopic examinations were performed on the reef limestone at shallow and deep burial *** is revealed that the shallow reef limestone(SRL)is classified as a porous aragonite-type carbonate rock with high porosity(55.3±3.2)%and pore *** comparison,the deep reef limestone(DRL)is mainly composed of dense calcite-type calcium carbonate with low porosity(4.9±1.6)%and pore *** DRL strengthened and stiffened by the tight grain framework consistently displays much higher values of the dynamic compressive strength,elastic modulus,brittleness index,and specific energy absorption than those of the *** gap between two types of limestone further increases with an increase in strain *** appears that the failure pattern of SRL is dominated by the inherent defects like weak bonding interfaces and growth lines,revealed by the intricate fracturing network and mixed ***,although the preexisting megapores in DRL may affect the crack propagation on pore tips to a certain distance,it hardly alters the axial splitting failure of DRL under *** stress wave propagation and attenuation in SRL is primarily controlled by the reflection and diffusion caused by plenty mesopores,as well as an energy dissipation in layer-wise pore collapse and adjacent grain crushing,while the stress wave in DRL is highly hinged on the insulation and diffraction induced by the isolated *** process is accompanied by the energy dissipation behavior of inelastic deformation resulted from the pore-emanated microcracking.

关键词： Reef limestone Dynamic behavior Mineral composition Pore structure Wave propagation Energy dissipation

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基于声发射技术的高强全珊瑚钢筋混凝土板破坏特性研究

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 398-406页

作者：石丹丹陈徐东尚楷马林建河海大学土木与交通学院南京210024 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

为了探究全珊瑚钢筋混凝土板破坏特性,设计了3种不同配筋率(0.85%、1.13%和1.41%)的高强全珊瑚钢筋混凝土板构件.结合声发射技术,开展了全珊瑚混凝土板构件四点弯曲加载试验,揭示了配筋率对高强全珊瑚钢筋混凝土板力学性能的影响.基于... 详细信息

为了探究全珊瑚钢筋混凝土板破坏特性,设计了3种不同配筋率(0.85%、1.13%和1.41%)的高强全珊瑚钢筋混凝土板构件.结合声发射技术,开展了全珊瑚混凝土板构件四点弯曲加载试验,揭示了配筋率对高强全珊瑚钢筋混凝土板力学性能的影响.基于声发射参数速率过程理论,建立了损伤定量评估模型,并进一步提出了可用于工程实践的损伤评估准则.结果表明:随配筋率增大,高强全珊瑚混凝土板构件起裂荷载、起裂时间与峰值荷载均增大,但中心挠度降低了11.29%;单位时间声发射参数变化均存在2个峰值区,可作为板构件的起裂评判和破坏预兆;根据声发射参数累计值变化可将高强全珊瑚混凝土板构件破坏过程划分为轻度(0.84)损伤4个程度.所建立模型适用于不同配筋率的全珊瑚混凝土板构件损伤评估.

关键词：高强全珊瑚钢筋混凝土板配筋率声发射破坏特性损伤评估

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交通荷载作用下聚氨酯加固海砂动力特性

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1447-1457页

作者：沈扬阳龙段力群刘若男马林建河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210024 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分... 详细信息

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分析微观加固机制。试验表明:未固化试样的应变及孔压发展随动应力比的变化呈现3种形式,试验所得围压频率一定时临界动应力比η’=0.33。固化前的海砂在不同频率条件下,频率f越小,循环荷载的累积效应越明显,应变与孔压的发展速率越快,并以f=1.5 Hz为界,呈现两种发展趋势。固化后的海砂抗变形能力大大加强,在改变动应力比及频率两组加载条件下的轴向累积应变均不超过0.7%,且孔压发展限制均不超过20 kPa,部分加载条件孔压出现负值,产生剪胀现象。SEM结果分析表明,固化剂反应后占据了砂土内部的部分孔隙,反应生成的固化膜联结在一起,与砂颗粒形成了一种“砂粒嵌裹于固化膜”的稳定的空间结构,同时增加了试样的相对密实度,使颗粒重新排列阻力增大,从而极大提升了固化试样的力学性能。

关键词：聚氨酯海砂交通荷载轴向累积应变孔压发展

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冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

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材料导报 2024年第5期38卷 91-97页

作者：程雨竹马林建王磊耿汉生高康华谭仪忠湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中国人民解放军陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室南京210000 桂林理工大学土木建筑工程学院广西桂林541000 92656部队海南三亚572000

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚... 详细信息

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

关键词：高强珊瑚混凝土改性聚丙烯纤维动态抗压强度韧性指数能量耗散

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南海岛礁珊瑚砂砾混合料动力特性试验研究

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岩土工程学报 2024年第1期46卷 63-71页

作者：吴杨吴毅航马林建崔杰刘建坤戴北冰广州大学土木工程学院广东广州510006 中山大学土木工程学院广东广州510275 陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴... 详细信息

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴剪切试验,研究珊瑚砂砾混合料在不同工况下的动力特性。试验结果表明,无论是在松散还是密实状态,含有珊瑚砾的混合料试样在循环荷载下表现出更缓的轴向应变增长和孔隙水压上升的变化趋势。与单一珊瑚砂所构成的试样相比,珊瑚砂砾料试样具有更高的抗液化能力。珊瑚砂砾混合料抗液化强度随着含砾量、密实度和初始剪应力的增大而显著提高。密实珊瑚砂砾料的抗液化强度随围压的增大而减小,而针对松散试样没有发现明显规律,这可能是围压和密实度耦合影响引起的。试验结果表明含砾量对试样抗液化强度的影响主要受混合料骨架结构所控制,混合料骨架大致可分为粗颗粒(珊瑚砾)和细颗粒(珊瑚砂)结构主导两种状态。二元介质属性是开展砂砾混合料力学特性研究所必须考虑的影响因素。

关键词：珊瑚砂砾混合料动力特性含砾量骨架结构

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A fatigue damage model for rock salt considering the effects of loading frequency and amplitude

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International Journal of Mining Science and Technology 2016年第5期26卷 955-958页

作者： Wang Yasong ma linjian Fan Pengxian Chen Yan State Key Laboratory of Disaster Prevention & Mitigation of Explosion & Impact College of National Defense Engineering PLA University of Science & Technology State Key Laboratory for Geomechanics & Deep Underground Engineering China University of Mining & Technology

With the large-scale construction of underground gas storage in salt deposit, much more efforts have been made to assess the fatigue properties of rock salt. The fatigue damage processes the primary, steady,and accelerated phases, which is similar to the axial irrecoverable deformation compiled from the loci of the loading cycles of rock salt. The cumulative fatigue damage increases with a decrease in the loading frequency and with an increase in the stress amplitude within the range tested. To take into account the effects of loading frequency and amplitude on the fatigue behavior of rock salt subjected to cyclic loading, a low cycle fatigue damage model was exclusively established combined with the manson–Coffin formula. The proposed damage evolution equation was validated with experimental results and proved to be efficient in the prediction of fatigue damage tendency of rock salt under different loading frequencies and amplitudes.

关键词： Rock salt Fatigue Frequency Stress amplitude Damage

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三轴压缩下白云岩力学特性及能量演化规律

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土工基础 2024年第2期38卷 350-355页

作者：朱伟豪董璐李洪亚马林建张思懿陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室南京210007

研究岩石渐进破坏过程和能量演化规律有助于阐释岩石破坏的内在机理。选取白云岩进行三轴压缩试验,分析特征应力和特征应变能的围压效应,探究不同破裂阶段总吸收能、弹性应变能和耗散能之间的关系,阐明其变化机制。研究表明:(1)随着围... 详细信息

研究岩石渐进破坏过程和能量演化规律有助于阐释岩石破坏的内在机理。选取白云岩进行三轴压缩试验,分析特征应力和特征应变能的围压效应,探究不同破裂阶段总吸收能、弹性应变能和耗散能之间的关系,阐明其变化机制。研究表明:(1)随着围压的增加,各特征应力均呈线性增大。峰值应力对应于白云岩的抗压强度,符合Mohr-Coulomb准则。(2)特征应变能随围压的增加呈线性增长。起裂应力前弹性应变能逐渐积累;致损应力处耗散能开始加速增长;峰值应力处能量的耗散占据主导地位,极易造成不稳定破坏。(3)岩爆倾向性指数随围压的降低而显著增大,开挖卸荷后应当布设应力释放孔或进行混凝土支护对岩爆进行调控。

关键词：能量演化渐进破坏特征应力三轴压缩岩爆

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全珊瑚混凝土的疲劳特性

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硅酸盐学报 2019年第2期47卷 214-219页

作者：马林建陈欣星赵跃堂刘基程陆军工程大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007 南京理工大学理学院南京210094

全珊瑚混凝土由珊瑚粗骨料、珊瑚砂细骨料、水泥、减水剂和海水拌合而成。为研究加载上限应力水平和频率对全珊瑚混凝土疲劳寿命和疲劳变形的影响,利用MTS电液伺服疲劳试验机对100 mm×100 mm×100 mm立方体试块进行单轴抗压疲劳试验,... 详细信息

全珊瑚混凝土由珊瑚粗骨料、珊瑚砂细骨料、水泥、减水剂和海水拌合而成。为研究加载上限应力水平和频率对全珊瑚混凝土疲劳寿命和疲劳变形的影响,利用MTS电液伺服疲劳试验机对100 mm×100 mm×100 mm立方体试块进行单轴抗压疲劳试验,得到了上限应力-疲劳寿命S-N曲线方程、循环应力-应变曲线及残余应变-循环次数曲线。结果表明:珊瑚混凝土的疲劳极限为0.652,疲劳寿命要高于普通混凝土和轻集料混凝土,且受加载频率影响较普通混凝土更为显著。疲劳极限残余应变随着上限应力和频率的提高而略有增加,稳态变形速率随上限应力的提高或频率的降低逐渐增大。疲劳三阶段变形中,稳态阶段对数应变率与对数疲劳寿命呈现较好的线性相关性。珊瑚混凝土的疲劳破坏模式主要为劈裂破坏,破裂面往往贯穿珊瑚骨料。

关键词：全珊瑚混凝土疲劳上限应力-疲劳寿命曲线变形频率

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茂木式真三轴试验机的端部摩擦效应

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岩石力学与工程学报 2017年第11期36卷 2720-2730页

作者：范鹏贤李颖赵跃堂董璐马林建陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

茂木式真三轴试验中需要在加载装置和试件之间至少设置两对刚性接触的垫块,由于加载过程中端部摩擦限制了试件的自由变形,因而提高了试样的测试强度。为定量评估端部摩擦效应,采用同一批红砂岩试样开展不同端部摩擦因数和中间主应力条... 详细信息

茂木式真三轴试验中需要在加载装置和试件之间至少设置两对刚性接触的垫块,由于加载过程中端部摩擦限制了试件的自由变形,因而提高了试样的测试强度。为定量评估端部摩擦效应,采用同一批红砂岩试样开展不同端部摩擦因数和中间主应力条件下的双向压缩试验,试验结果表明,不同端部摩擦因数条件下的试件强度测试值存在显著差异,相同中间主应力条件下摩擦因数从0.12提高到0.28时,最大主应力极限值提高5.5%~43%。基于试验数据分析采用不同破坏准则时摩擦效应的合理性,结果表明应变能准则对双向受压工况适用性最好。基于试验数据和应变能准则,建立摩擦效应的定量表达式,绘制考虑摩擦效应的中间主应力效应曲线,分析摩擦效应对1 2?-?曲线形状的影响,分析结果与试验数据吻合良好。通过试验揭示摩擦效应的重要影响,建立定量分析模型,对于评价真三轴试验数据的可靠性具有重要参考意义。

关键词：岩石力学真三轴试验机端部摩擦效应双向受压破坏准则

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盐岩剪切强度与变形特性的加载率效应研究

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应用基础与工程科学学报 2022年第4期30卷 1039-1047页

作者：马林建薛冰王德荣周聪罗尚奕陆军工程大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 73670部队江苏南京210042

为研究加载速率对盐岩剪切强度与变形性质的影响,采用YZW100型直剪试验机对巴基斯坦高纯度盐岩开展了不同法向压力和不同加载速率下的直剪试验,探讨了盐岩的峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及剪胀变形的加载率效应.试验结果表明:随着法向... 详细信息

为研究加载速率对盐岩剪切强度与变形性质的影响,采用YZW100型直剪试验机对巴基斯坦高纯度盐岩开展了不同法向压力和不同加载速率下的直剪试验,探讨了盐岩的峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及剪胀变形的加载率效应.试验结果表明:随着法向荷载等级的增加,盐岩的剪切破坏趋于延性,并伴有明显的剪胀变形.随着加载速率的增加,剪胀变形减小,而盐岩的峰值抗剪强度和残余强度与加载速率的对数呈线性正相关关系.盐岩强度的加载率效应主要由黏聚力的率效应引起,加载速率从0.01mm/s提高至0.10mm/s,盐岩黏聚力从6.34MPa增长至8.55MPa,而内摩擦角从44.35°略减小至43.6°,几乎保持不变.研究结果可供不同注、采速率地下盐岩储气库围岩稳定性分析提供参考.

关键词：盐岩直剪试验剪胀变形抗剪强度黏聚力内摩擦角率效应

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