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岩石剪切破坏裂纹演化特征量化分析

岩石力学与工程学报 2015年第A01期34卷 31-39页

作者：程立朝许江冯丹田傲雪刘义鑫重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为深入研究岩石破坏过程表面裂纹演化规律,探讨表面裂纹与内部破裂之间的内在联系,对砂岩剪切过程中表面裂纹演化特征进行量化,分析砂岩剪切破坏表面裂纹演化模式,建立表面裂纹量化参数与应力状态和声发射特征之间的关系,并探讨含水状... 详细信息

为深入研究岩石破坏过程表面裂纹演化规律,探讨表面裂纹与内部破裂之间的内在联系,对砂岩剪切过程中表面裂纹演化特征进行量化,分析砂岩剪切破坏表面裂纹演化模式,建立表面裂纹量化参数与应力状态和声发射特征之间的关系,并探讨含水状态对岩石剪切破坏表面裂纹量化参数的影响。研究结果表明:砂岩在剪切过程中伴随着表面雁行裂纹的形成与贯通,雁行裂纹宏观形态出现于破坏前的极短时间内,随后岩石发生剪切贯通;最大AE事件率总是出现在剪应力急剧下降来临之前极短时间内,且出现在表面裂纹非稳定快速扩展之前;饱水系数影响了表面裂纹出现的时间和相对于峰值剪应力的位置,随着饱水系数的增加,砂岩表面裂纹出现时间变早,最大瞬时贯通速度呈依次递减规律,贯通时间变长,表面裂纹快速扩展滞后时间呈明显增加趋势。

关键词：岩石力学剪切破坏表面裂纹裂纹扩展量化参数

BFRP筋混凝土深梁动态剪切破坏尺寸效应模拟

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振动工程学报 2023年第1期36卷 196-206页

作者：金浏雷宇霜杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

为研究玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土深梁动态剪切破坏机制及其尺寸效应规律,考虑混凝土非均质性、混凝土/BFRP筋相互作用以及混凝土和BFRP筋在材料层面的应变率效应,建立了BFRP筋混凝土深梁细观尺度三维数值模型。利用已有的试... 详细信息

为研究玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土深梁动态剪切破坏机制及其尺寸效应规律,考虑混凝土非均质性、混凝土/BFRP筋相互作用以及混凝土和BFRP筋在材料层面的应变率效应,建立了BFRP筋混凝土深梁细观尺度三维数值模型。利用已有的试验数据验证了该数值模拟方法的合理性和准确性,采用该方法研究了不同尺寸但几何相似的BFRP筋混凝土深梁在不同应变率下的剪切破坏模式及失效机制。分析了截面尺寸、配箍率、应变率对BFRP筋混凝土深梁剪切破坏及相应尺寸效应规律的影响。结果表明:动载下梁的破坏模式与静载时存在较大差异,但均表现出尺寸效应;增大应变率及配箍率均能有效提高梁承载力且削弱剪切尺寸效应,但应变率的作用程度明显大于配箍率。

关键词： BFRP筋混凝土深梁应变率配箍率剪切破坏尺寸效应细观模拟

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排采降压诱发煤层剪切破坏机理与防控对策

煤炭学报 2017年第7期42卷 1803-1810页

作者：皇凡生康毅力游利军李相臣许成元西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

煤层压力衰减会导致煤岩体剪切破坏,诱发井壁失稳、套管损坏和出煤粉等井下复杂事故。为预防煤层破坏,以沁水盆地南部二叠系山西组3号煤层为研究对象,基于单轴应变模型分析了排采降压过程中的煤层应力路径及其破坏行为,明确了煤层破坏... 详细信息

煤层压力衰减会导致煤岩体剪切破坏,诱发井壁失稳、套管损坏和出煤粉等井下复杂事故。为预防煤层破坏,以沁水盆地南部二叠系山西组3号煤层为研究对象,基于单轴应变模型分析了排采降压过程中的煤层应力路径及其破坏行为,明确了煤层破坏影响因素,并提出了控制井底流压和CO_2-ECBM相结合的防控技术对策。结果表明:煤层水平有效应力在排水阶段随孔隙压力的降低而线性增大,但在解吸阶段却随孔隙压力的降低而非线性减小,气体解吸能够加速煤层剪切破坏;煤层初始水平应力越小,垂向应力、初始孔隙压力、临界解吸压力越大,气体吸附效应越强,煤岩体弹性模量、泊松比越大,单轴抗压强度越低,则煤层临界破坏孔隙压力就越大;煤层破坏前转注CO_2既能有效避免煤层破坏,也可提高煤层气采收率,不失为CO_2-ECBM的良好作业时机。

关键词：煤层气压力衰减单轴应变应力路径剪切破坏 CO2-ECBM

基于动力显式方法的岩体结构面剪切破坏特征研究

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岩石力学与工程学报 2013年第6期32卷 1229-1238页

作者：赵宇飞汪小刚贾志欣林兴超中国水利水电科学研究院岩土工程研究所北京100048

岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析... 详细信息

岩体中大量存在的各种不连续面,如断层、节理、裂隙等,是影响岩体工程力学特性的最重要的因素,因此,对岩体中广泛存在的结构面工程特性的研究具有重要的工程意义。在动力显式方法的基础上,对规则锯齿状的结构面进行剪切破坏特征进行分析,并进行室内模型试验。对数值模拟与模型试验的结果进行对比分析,得出归一化的锯齿状结构面在不同法向应力作用下的剪切破坏力学行为及重要剪切破坏规律,并验证了利用动力显式方法进行节理岩体工程力学特性研究的适应性。研究表明:在一定法向应力水平下,规则锯齿状结构面剪切破坏是随着剪切位移的增长而不断扩展,主要表现为结构面上的等效塑性应变分布范围与深度的不断扩大,最后达到纯摩擦的残余强度状态;等效塑性应变的扩展规律一般是在剪切方向上从试样两侧逐渐向中间扩展,对于下侧结构面而言,在达到剪切应力峰值之前,剪切应力主要分布在试样中相背剪切速度方向的一侧,在剪切峰值之后,随着结构面破坏范围不断增大,剪切应力分布趋于均匀;当正应力不断增大时,结构面发生爬坡滑移越来越困难,结构面破坏深度不断增大,峰值剪应力所对应的破坏模式逐渐变为直接剪断锯齿破坏。

关键词：岩石力学岩体结构面剪切破坏动力显式法模型试验

应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏评价方法研究

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土木工程学报 2013年第12期46卷 66-73页

作者：张永兴东南大学江苏南京210096 中南大学湖南长沙410075 名古屋大学

依据应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时断裂表面特性,提出适合该类材料构件剪切破坏的格子等价连续体评价方法。首先对应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时裂缝表面的凹凸程度进行定量量测,在此基础上,提出适合描述该类材料裂缝... 详细信息

依据应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时断裂表面特性,提出适合该类材料构件剪切破坏的格子等价连续体评价方法。首先对应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏时裂缝表面的凹凸程度进行定量量测,在此基础上,提出适合描述该类材料裂缝形态的参数,形成描述应变硬化水泥基复合材料构件裂缝面形态的假设裂缝,并提出相应的剪切格子体系。此后,改进了日本名古屋大学提出的用于评价混凝土及钢筋混凝土构件剪切破坏的格子等价连续体方法,使得改进的格子等价连续体方法适用于应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏。该方法考虑了裂缝面压缩侧接触及拉伸侧纤维架桥应力对裂缝面剪应力转移的影响,形成适用于应变硬化水泥基复合材料构件剪切破坏的裂缝面剪应力转移模型。

关键词：应变硬化水泥基复合材料剪切破坏剪应力转移格子等价连续体方法

RC梁-柱中节点核心区剪切破坏及尺寸效应数值分析

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中国科学：技术科学 2020年第1期50卷 112-122页

作者：金浏隗娜苗丽越杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

钢筋混凝土梁-柱中节点核心区剪切破坏具有脆性特征,因而其抗剪强度可能存在尺寸效应.在已开展的物理试验研究基础上,采用数值试验方法扩展讨论了结构尺寸(节点最大截面尺寸为900 mm×900 mm)、轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土梁-柱中... 详细信息

钢筋混凝土梁-柱中节点核心区剪切破坏具有脆性特征,因而其抗剪强度可能存在尺寸效应.在已开展的物理试验研究基础上,采用数值试验方法扩展讨论了结构尺寸(节点最大截面尺寸为900 mm×900 mm)、轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土梁-柱中节点破坏机制与失效模式的影响,并揭示了它们对剪切强度尺寸效应的影响规律.研究结果表明:(1)单调加载下,梁-柱中节点展现为核心区的脆性剪切破坏,名义剪切强度具有明显尺寸效应;(2)轴压比的增大可提高中节点的抗剪承载力,同时强化了剪切强度的尺寸效应;(3)体积配箍率的增大将增强节点的抗剪承载力,但会削弱剪切强度的尺寸效应.此外,经典的Ba?ant材料层次尺寸效应律可描述中节点剪切破坏的尺寸效应行为,但其无法描述轴压比与配箍率的定量影响.

关键词：梁-柱中节点核心区剪切破坏尺寸效应轴压比配箍率数值模拟

钢筋混凝土节点核心区剪切破坏尺寸效应试验研究

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中国科学：技术科学 2019年第4期49卷 455-468页

作者：金浏苗丽越隗娜杜修力李振宝北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

设计了最大节点核心区尺寸为700 mm×700 mm的14个几何尺寸相似的钢筋混凝土(RC)框架梁-柱节点(中间层中节点)试件,对其在不同加载方式(单调与循环加载)下的力学性能进行了试验研究.研究了荷载形式、配箍率及尺寸对节点核心区剪切破坏... 详细信息

设计了最大节点核心区尺寸为700 mm×700 mm的14个几何尺寸相似的钢筋混凝土(RC)框架梁-柱节点(中间层中节点)试件,对其在不同加载方式(单调与循环加载)下的力学性能进行了试验研究.研究了荷载形式、配箍率及尺寸对节点核心区剪切破坏行为的影响规律;重点分析了节点核心区名义剪切强度的尺寸效应规律,并初步讨论了尺寸效应产生的根源.试验结果与分析表明:(1)不同荷载形式作用下RC梁-柱节点的破坏均为核心区脆性剪切破坏;(2)由于低周疲劳损伤特性,循环荷载作用下节点剪切强度较低,且变形能力较弱;(3)节点名义剪切强度随结构尺寸增大而减小,尺寸效应显著;(4)随着箍筋率的提高,节点抗剪承载力及变形能力增强,剪切强度的尺寸效应行为被削弱.本试验中,混凝土破坏的主导效应以及加载的低周疲劳特性是剪切破坏尺寸效应产生的主要原因.

关键词： RC梁-柱节点核心区加载方式剪切破坏尺寸效应

花岗岩剪切破坏过程声发射横、纵波特征试验研究

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岩石力学与工程学报 2023年第2期42卷 429-440页

作者：刘俊岭李佳其梁鹏李壮华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学以升创新教育基地河北唐山063210 河北省矿山绿色智能开采技术创新中心河北唐山063210

开展花岗岩剪切声发射监测试验,利用横、纵波2种传感器接收花岗岩剪切破坏过程的声发射信号,分析声发射横、纵波信号的变化规律及其异同点,探讨两类信号变化规律差异性的原因。研究结果表明:剪切破坏过程中声发射横、纵波事件率变化趋... 详细信息

开展花岗岩剪切声发射监测试验,利用横、纵波2种传感器接收花岗岩剪切破坏过程的声发射信号,分析声发射横、纵波信号的变化规律及其异同点,探讨两类信号变化规律差异性的原因。研究结果表明:剪切破坏过程中声发射横、纵波事件率变化趋势不一致,纵波事件率在弹性阶段达到最大值后降低,峰值应力前出现“平静期”,累计计数呈“S”型变化;横波事件率在临近峰值应力时出现最大值,累计计数呈“指数”型变化。剪切破坏过程声发射横、纵波事件能量变化趋势一致,破坏过程能量不断增大,临近峰值应力能率达到最大值,累计能量陡增。声发射横、纵波信号频率演化和分布差异性明显,纵波主频在6个固定的频率,近似呈条带状演化,而横波频率成分复杂,主频条带状演化不明显;纵波主频集中分布在90~110 kHz,而横波主频离散分布在0~500 kHz。由于横、纵传感器类型的差异,对岩石破裂过程不同频率声发射信号响应机制不同,是二者声发射事件数量变化趋势不一致的原因;横、纵波声发射事件能量变化趋势一致,这可能与二者高能量的信号均呈现低频特征有关。研究成果进一步丰富和完善了对岩石破裂过程声发射信号特征认识,有助于深入揭示岩石破裂灾变机制。

关键词：岩石力学剪切破坏声发射横波纵波时频特征

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常法向应力下非连续结构面剪切破坏特征研究

岩土力学 2023年第S01期44卷 173-185页

作者：刘畅江权阮航李超毅杜三林中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 华能西藏水电安全工程技术研究中心西藏林芝860061

为揭示不同倾角硬岩非连续结构面剪切破裂机制,开展了常法向应力下8种不同节理角度的非连续结构面剪切试验及同步声发射监测,并基于声发射信号主频实现了破坏过程中破裂程度的定量分析,结合剪切破坏强度、剪切破坏结构和破裂程度演化过... 详细信息

为揭示不同倾角硬岩非连续结构面剪切破裂机制,开展了常法向应力下8种不同节理角度的非连续结构面剪切试验及同步声发射监测,并基于声发射信号主频实现了破坏过程中破裂程度的定量分析,结合剪切破坏强度、剪切破坏结构和破裂程度演化过程,研究了硬岩非连续结构面剪切破坏特征。结果表明:非连续结构面破坏阶段Ⅰ的荷载峰值SR1整体变化趋势呈现水平横置S型,阶段Ⅱ的峰值荷载SR2呈现节理角度对称分布,当节理角度为正向小角度时,SR1>SR2,而负向角度和正向大角度时,均为SR2>SR1;其破坏结构可以分为平面破坏结构、锯齿型破坏结构和块体破坏结构3种,3种破坏结构实际由4种裂纹扩展方式决定;节理角度对非连续结构面剪切过程中大尺度破坏的出现具有控制作用,在节理角度较大下非连续结构面在破坏阶段Ⅰ和破坏阶段Ⅱ均发生较大尺度的破坏,而节理角度较小时非连续结构面仅在破坏阶段Ⅰ发生大尺度破坏;非连续结构面的破坏过程可以划分为4类,随着节理角度的增加,破坏过程由单峰−突发型发展为双峰平稳−平稳型,进而为双峰突发−平稳型,最终为双峰突发−突发型。

关键词：非连续结构面剪切破坏破坏结构信号主频破裂比例