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岩石泊松比的应力依赖性

陆军工程大学学报 2022年第6期1卷 16-25页

作者：范鹏贤高慧赵跃堂董璐王德荣陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

为了揭示泊松比的影响因素及现行测试方法存在的问题,阐述了岩石变形的阶段性和泊松比的主要影响因素,指出了岩石泊松比存在应力依赖性。通过单轴压缩试验、不同应力路径的加卸载试验,研究了标准岩石试样的泊松比在无侧限受压变形过程... 详细信息

为了揭示泊松比的影响因素及现行测试方法存在的问题,阐述了岩石变形的阶段性和泊松比的主要影响因素,指出了岩石泊松比存在应力依赖性。通过单轴压缩试验、不同应力路径的加卸载试验,研究了标准岩石试样的泊松比在无侧限受压变形过程中的变化规律。试验发现,泊松比与应力水平密切相关,割线泊松比、切线泊松比和平均泊松比均随应力水平的提升而单调增大,卸载阶段的泊松比较加载阶段更为稳定,受应力水平的影响小。基于试验结果讨论了泊松比测试与取值方法,指出现行的基于单轴加载的测试方法的结果缺乏稳定性,与泊松比弹性常数的定义不符,如何获取岩石材料真实的弹性泊松效应值得进一步研究。

关键词：岩石泊松比弹性常数测试方法应力依赖性

基于DIC-FEM的岩石Ⅰ型裂纹损伤扩展研究

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2023年第4期42卷 385-390页

作者：代树红徐涛黄华森肖雨轩辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

针对岩石Ⅰ型裂纹的损伤演化,提出一种求解裂纹尖端区域损伤变量场的方法。采用含Ⅰ型预制裂纹的巴西半圆盘试件进行三点弯曲加载,通过数字图像相关方法和有限元方法分别得到裂纹尖端区域的应变场,建立含损伤变量的目标函数并采用最小... 详细信息

针对岩石Ⅰ型裂纹的损伤演化,提出一种求解裂纹尖端区域损伤变量场的方法。采用含Ⅰ型预制裂纹的巴西半圆盘试件进行三点弯曲加载,通过数字图像相关方法和有限元方法分别得到裂纹尖端区域的应变场,建立含损伤变量的目标函数并采用最小二乘法求解损伤变量。研究结果表明:数字图像相关方法和有限元方法协同分析可得到裂纹尖端的损伤场;裂纹尖端损伤场的局部化带几何特征和演化过程同应变局部化带具有一致性,同裂纹扩展过程相关;损伤场的局部化带长度可表征断裂过程区长度,用于岩石裂纹失稳扩展前兆分析。

关键词：数字图像相关方法有限元方法岩石损伤断裂过程区

岩石与类岩石单轴压缩过程中力学及声发射特性对比研究

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科学技术与工程 2022年第27期22卷 12100-12106页

作者：王创业李昕昊韩天宇刘城成内蒙古科技大学矿业与煤炭学院包头014010

为探究类岩石材料与天然岩石在荷载过程中力学特性与破裂演化的异同之处,利用岩石压力试验机与全波形声发射监测系统,研究了石灰岩、砂岩与类岩石在单轴压缩条件下的力学特征及声发射特性。研究结果表明:石灰岩、砂岩在达到峰值应力后... 详细信息

为探究类岩石材料与天然岩石在荷载过程中力学特性与破裂演化的异同之处,利用岩石压力试验机与全波形声发射监测系统,研究了石灰岩、砂岩与类岩石在单轴压缩条件下的力学特征及声发射特性。研究结果表明:石灰岩、砂岩在达到峰值应力后瞬间破坏,为脆性破坏;而类岩石在峰值应力后依然有残余强度,为塑性破坏;前者在临近破坏前会出现标志破坏前兆的声发射低事件率缺失现象,后者不明显。岩石声发射事件率呈现前低后高特征,类岩石则为“高-低-高”,相应的声发射能率表现出高度的一致性;不同变形阶段两者的声发射频带分布不同,反映出两者内部破裂演化的差异性。该研究成果为岩石工程中区分岩石与类岩石材料破坏特征提供一定理论依据。

关键词：岩石类岩石材料单轴压缩力学特性声发射特性

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岩石水力输送的管阻特性和阻力模型修正

水运工程 2022年第6期 221-225,231页

作者：秦斌李金峰秦亮田桂平中交天津航道局有限公司天津300461 天津市疏浚工程技术企业重点实验室天津300457

岩石破碎后在排泥管线内的运动状态、管阻特性与其他土质有较大区别,岩石输送的阻力损失机理复杂,因而针对岩石输送,目前在疏浚领域内缺乏通用性的计算模型。对固体颗粒运动状态及阻力损失特性、阻力模型基本理论进行论述,对Durand经典... 详细信息

岩石破碎后在排泥管线内的运动状态、管阻特性与其他土质有较大区别,岩石输送的阻力损失机理复杂,因而针对岩石输送,目前在疏浚领域内缺乏通用性的计算模型。对固体颗粒运动状态及阻力损失特性、阻力模型基本理论进行论述,对Durand经典阻力模型的特点和适用性进行分析,并基于“天鲲号”在大连大窑湾和俄罗斯某岩石疏浚工程中的输送数据,对Durand模型进行修正计算,得出杜兰德系数K_(D)的修正值。结果表明,管阻计算精度得到较大提高,使得模型的适用范围扩展至粒径100 mm以内的岩石土质。

关键词：岩石水力输送阻力损失

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基于正交试验拟合的岩石细观参数标定

地下空间与工程学报 2023年第S2期19卷 593-601页

作者：谢文杰胡坤王若瑜周枳旭西南石油大学机电工程学院成都610500

为快速标定水射流破岩中岩石模型细观参数,基于Hertz-Mindlin with bonding(HMB)接触模型对岩石离散元模型中的细观参数进行了研究,确定了在一定条件下岩石构成参数与单轴压缩强度、弹性模量和泊松比的单因素关系。基于正交试验及其他... 详细信息

为快速标定水射流破岩中岩石模型细观参数,基于Hertz-Mindlin with bonding(HMB)接触模型对岩石离散元模型中的细观参数进行了研究,确定了在一定条件下岩石构成参数与单轴压缩强度、弹性模量和泊松比的单因素关系。基于正交试验及其他学者的研究,建立了岩石单轴压缩强度、弹性模量、泊松比与岩石细观参数的回归关系式,这些细观参数包括:基准半径、正态分布方差、孔隙率、颗粒弹性模型、法向刚度、刚度比、抗拉强度。结果表明:颗粒基准半径、正态分布方差、孔隙率对岩石模型的力学性能有明显影响,单轴压缩强度、弹性模量皆与颗粒基准半径、孔隙率成线性关系,单轴压缩强度、弹性模量与正态分布方差成二次函数关系,泊松比与颗粒基准半径、孔隙率为二次函数关系。基于建立的回归关系式,获得岩石模型构建的详细方法,并通过构建花岗岩实例验证了此方法的有效性。

关键词：岩石细观参数正交试验拟合

应力-剪胀关系比较与岩石应力-剪胀关系研究

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西南交通大学学报 2023年

作者：梁基冠黄林冲马建军陈万祥陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室中山大学.深圳航空航天学院中山大学土木工程学院(南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东省海洋土木工程重点实验室广东省地下空间开发工程技术研究中心)

为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型。首先基于热动力学框... 详细信息

为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型。首先基于热动力学框架和能量守恒方程，梳理了三种典型的应力-剪胀关系模型，并将多种岩土材料的应力-剪胀数据与典型应力-剪胀关系进行对比；随后以Rowe剪胀关系模型为基本框架，考虑多种因素影响，提出了适用于岩石的改进Rowe应力-剪胀关系模型，并分析了所提模型对试验数据的拟合效果，并对比所提模型和变剪胀角模型对加载过程剪胀角演化的模拟效果；最后将修正Rowe剪胀关系与修正剑桥模型耦合，并与经典的修正剑桥模型的模拟结果和试验数据进行对比校验。研究结果表明：由于黏聚力的影响，基于纯摩擦假设推导的经典应力-剪胀关系无法准确描述含黏聚力岩土材料的应力-剪胀响应；修正Rowe剪胀关系模型可以有效反映岩石的应力-剪胀响应，并能模拟数据中的“回旋勾”现象；本文提出的应力-剪胀关系模型不仅形式简洁，且参数数量较变剪胀角模型少；应用本文所提的修正Rowe剪胀关系模型可以提升本构模型在变形预测方面的准确性。

关键词：应力-剪胀关系岩石黏聚力剪胀角模型

含原生隐微裂隙岩石颗粒流模型构建及细观参数标定方法研究

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工程地质学报 2023年第6期31卷 1842-1853页

作者：李志强刘国锋晏长根董凯崔洁长安大学公路学院西安710064 海南大学土木建筑工程学院海口570228

离散元仿真是研究裂隙岩石破坏机理最常用的手段之一,颗粒流模型的准确性及细观参数的合理性左右着数值仿真的质量。现有研究多以预设规则裂隙颗粒流模型为对象,侧重于模拟现象的深度解译,忽略了真实裂隙颗粒流模型构建及参数确定方法... 详细信息

离散元仿真是研究裂隙岩石破坏机理最常用的手段之一,颗粒流模型的准确性及细观参数的合理性左右着数值仿真的质量。现有研究多以预设规则裂隙颗粒流模型为对象,侧重于模拟现象的深度解译,忽略了真实裂隙颗粒流模型构建及参数确定方法的介绍。鉴于此,本文以前人研究为基础,同时引入CT扫描及图像数字化等技术提出含隐微裂隙岩石颗粒流模型构建及细观参数标定方法,并以原生隐微裂隙发育的隐晶质玄武岩为例,对上述方法进行应用和验证。研究发现:CT扫描配合图像数字化技术能够实现试样内裂隙形态的精确刻画,可服务于含隐微裂隙岩石真实颗粒流模型的精细化构建。由于各细观参数的交互影响,初步确定的平行黏结模型细观参数仍需微调后方可使用。确定光滑节理模型细观参数时,应先根据已建模型定性分析不同倾角下宏观结果与细观参数间的响应。对于含原生闭合隐微裂隙的隐晶质玄武岩“平行黏结+光滑节理”的数值本构组合能够很好地描述其颗粒流模型接触间的力学性质。上述研究发现极大增强了含隐微裂隙岩石颗粒流模型构建的准确性及细观参数取值的透明性和合理性,同时可为内置多接触本构颗粒流模型细观参数的标定提供重要参考。

关键词：隐微裂隙离散元仿真岩石细观参数 CT扫描

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岚皋县岩石、土壤和农产品中硒分布规律研究

土壤通报 2022年第1期53卷 195-203页

作者：张建东王丽赫栗涛刘学军刘利民雒昆利安康学院陕西安康725000 陕西省科协院士专家工作站中国科学院地理资源与科学研究所北京1001014 岚皋县农林科技局陕西岚皋725400 陕西地矿局第一地质队陕西安康725000

【目的】探讨岚皋县岩石、土壤和农产品硒含量分布特征及其相互关系,揭示岚皋县岩石、土壤和农产品硒的分布规律。【方法】采集岚皋县岩石、土壤和农产品样本,测定样本中总硒含量。【结果】岚皋县岩石硒含量范围0.006~43.38 mg kg^(−1)... 详细信息

【目的】探讨岚皋县岩石、土壤和农产品硒含量分布特征及其相互关系,揭示岚皋县岩石、土壤和农产品硒的分布规律。【方法】采集岚皋县岩石、土壤和农产品样本,测定样本中总硒含量。【结果】岚皋县岩石硒含量范围0.006~43.38 mg kg^(−1),均值4.15 mg kg^(−1),震旦系和寒武系地层岩石硒含量显著高于其他地层;土壤硒含量范围0.00007~33.4 mg kg^(−1),均值0.89 mg kg^(−1),76.08%的土壤面积达到富硒水平且表层土壤明显高于下层土壤;农产品硒含量范围0.0006~0.64mg kg^(−1),均值0.08 mg kg^(-1),其含量自大到小排列依次为其他植物(桑葚、香椿)、药用植物、水果及坚果、茶叶、粮食、魔芋和蔬菜。【结论】土壤硒对岩石硒的继承性良好,在相同硒含量水平的土壤上农产品硒含量按药用植物、水果及坚果、其他植物、粮食、茶叶、蔬菜和魔芋顺序依次下降,在富硒土壤生长的同一种类农产品硒含量均值高于生长于硒不足土壤上的该种农产品。

关键词：硒岩石土壤农产品分布规律岚皋县

基于能耗理论的岩石三维蠕变本构模型及临界分段

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长江科学院院报 2022年第1期39卷 107-113,121页

作者：卢功臣祝荃芃周林林陕西省水利电力勘测设计研究院陕西咸阳712000 江西师范高等专科学校江西鹰潭335000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

目前对岩石加速蠕变阶段的启动判定仍是一个难点。为了反映岩石蠕变全过程,基于能量耗散理论,结合蠕变速率特征,以耗散率值作为蠕变三阶段的控制阈值,对蠕变阶段进行临界分段。引入Perzyna黏弹塑性理论,应用到Cvisc元件模型中,建立一种... 详细信息

目前对岩石加速蠕变阶段的启动判定仍是一个难点。为了反映岩石蠕变全过程,基于能量耗散理论,结合蠕变速率特征,以耗散率值作为蠕变三阶段的控制阈值,对蠕变阶段进行临界分段。引入Perzyna黏弹塑性理论,应用到Cvisc元件模型中,建立一种新的加速蠕变启动判定方式的蠕变本构模型,并将其拓展为三维情形。开展砂岩三轴压缩蠕变试验,分析蠕变速率变化特征,研究等时应力-应变关系,提取模型临界分段参数。引用相关文献中泥岩和冻结软岩蠕变试验数据,通过所建模型对3种岩石蠕变试验数据进行辨识,对比试验曲线和预测曲线,验证所建模型描述岩石加速蠕变阶段的优越性,充分显示出所建模型表征蠕变力学行为的合理性和适用性。研究成果为岩石蠕变阶段的划分及力学行为的模拟提供一种新思路。

关键词：能耗岩石控制阈值蠕变速率临界分段本构模型