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节理三维形貌参数的采样效应与峰值抗剪强度准则

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第7期46卷 2524-2531页

作者：唐志成刘泉声夏才初武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 同济大学地下建筑与工程系上海200092

采用TJXW-3D型便携式岩石三维表面形貌仪对3组不同形貌的节理试件进行形貌测试,采用不同的采样间距获得形貌坐标的三维离散点数据。采用节理形貌描述方法计算节理的三维粗糙度,其值随采样间距的增大而逐步减少、最终趋于稳定,与采样间... 详细信息

采用TJXW-3D型便携式岩石三维表面形貌仪对3组不同形貌的节理试件进行形貌测试,采用不同的采样间距获得形貌坐标的三维离散点数据。采用节理形貌描述方法计算节理的三维粗糙度,其值随采样间距的增大而逐步减少、最终趋于稳定,与采样间距呈对数函数的关系。根据3组节理在5级法向应力下的直剪试验结果,提出考虑采样间距影响的节理峰值抗剪强度公式,采样效应系数与采样间距呈幂函数关系。采用岩石节理的直剪试验结果对所提公式进行验证,计算值与试验值较吻合。

关键词：岩石节理峰值抗剪强度三维形貌参数采样效应

节理的剪切力学性质与含三维形貌参数的剪切强度准则比较研究

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岩土工程学报 2014年第5期36卷 873-879页

作者：唐志成刘泉声刘小燕武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 同济大学地下建筑与工程系上海200092

利用水泥砂浆材料浇注3组不同表面形貌的节理试件,由常法向应力下的直剪试验研究节理的剪切力学性质,并分析法向应力、三维形貌特征对抗剪强度的影响。直剪试验结果表明:峰值剪胀角与法向应力成反变化关系,与粗糙程度呈正变化关系;峰值... 详细信息

利用水泥砂浆材料浇注3组不同表面形貌的节理试件,由常法向应力下的直剪试验研究节理的剪切力学性质,并分析法向应力、三维形貌特征对抗剪强度的影响。直剪试验结果表明:峰值剪胀角与法向应力成反变化关系,与粗糙程度呈正变化关系;峰值抗剪强度与法向应力、粗糙程度均呈正变化关系。分析了JRC-JCS准则计算值偏低于试验值的原因,根据试验现象建议采用三维形貌参数、抗拉强度描述节理的剪切强度。对比分析了含三维形貌参数的峰值抗剪强度准则,建议低法向应力水平下采用双曲线形式的峰值剪切强度准则估算岩石节理的峰值抗剪强度。

关键词：节理三维形貌参数抗拉强度抗剪强度准则

基于光学散射仪的T型相变存储器三维形貌参数测量

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 339-345页

作者：董正琼袁顺李晨阳唐少康聂磊湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室湖北武汉430068

T型相变存储器的低功耗、非易失性、高存储密度和高可靠性等优势使其被国际半导体工业协会认为是下一代半导体存储器的主流产品之一。为了保证T型相变存储器制造工艺的可控性,提出了一种基于光学散射的纳米结构三维形貌参数测量方法。... 详细信息

T型相变存储器的低功耗、非易失性、高存储密度和高可靠性等优势使其被国际半导体工业协会认为是下一代半导体存储器的主流产品之一。为了保证T型相变存储器制造工艺的可控性,提出了一种基于光学散射的纳米结构三维形貌参数测量方法。基于严格耦合波分析方法建立了T型相变存储器的光学特性模型。分析了待测样品上椭圆偏振光的振幅和相位变化量。用逆散射问题反演求解待测纳米结构的三维形貌参数等信息。利用光学散射仪对T型相变存储器的三维形貌参数进行测量,并将待测参数的提取结果与扫描电子显微镜的测量结果进行对比,验证了光学散射仪在T型相变存储器形貌表征及制造工艺监控上的可行性与有效性。

关键词：散射纳米结构光学散射仪 T型相变存储器三维形貌参数

基于三维形貌参数的偶合节理峰值抗剪强度公式

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岩石力学与工程学报 2013年第A1期32卷 2833-2839页

作者：夏才初唐志成宋英龙三峡大学土木工程学院湖北宜昌443002 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

节理表面形貌是影响节理峰值抗剪强度的重要因素,采用人工模拟材料节理分别在0.5,1.0,1.5,2.0,3.0MPa的法向应力下进行直剪试验,研究三维形貌参数与峰值抗剪强度之间的关系。选用节理面有效三维平均倾角3s、粗糙度系数RS、最大可能接触... 详细信息

节理表面形貌是影响节理峰值抗剪强度的重要因素,采用人工模拟材料节理分别在0.5,1.0,1.5,2.0,3.0MPa的法向应力下进行直剪试验,研究三维形貌参数与峰值抗剪强度之间的关系。选用节理面有效三维平均倾角3s、粗糙度系数RS、最大可能接触面积比A0作为表征节理面粗糙度的参数。直剪试验前、后采用TJXW–3D型便携式岩石表面形貌测量仪对节理表面进行形貌数据测试;根据直剪试验结果建立节理峰值剪胀角与三维形貌参数3s,RS,A0之间的关系;建议采用新的强度准则计算节理的峰值抗剪强度。新公式的计算结果与试验值具有较好的一致性,并将其与Barton公式的计算结果进行比较,可知Barton公式的计算结果低于试验实测值。

关键词：岩石力学节理峰值抗剪强度三维形貌参数

基于摩擦角修正的异性岩石结构面抗剪强度准则

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地球科学 2024年

作者：张志飞黄曼唐志成中国地质大学(武汉)工程学院绍兴文理学院土木工程学院

异性岩石结构面在三峡库区广泛发育，准确评估其峰值剪切强度对库区岩体稳定性评价至关重要。采用类岩石材料浇筑若干具有相同形貌、不同壁岩强度组合的异性结构面试块，在0.3～3.0 MPa常法向应力下开展直剪试验，并引入“壁岩强度组合... 详细信息

异性岩石结构面在三峡库区广泛发育，准确评估其峰值剪切强度对库区岩体稳定性评价至关重要。采用类岩石材料浇筑若干具有相同形貌、不同壁岩强度组合的异性结构面试块，在0.3～3.0 MPa常法向应力下开展直剪试验，并引入“壁岩强度组合系数λ”来表征岩石抗压强度和基本摩擦角对异性结构面峰值剪切强度的综合影响。结果表明，异性结构面的峰值剪切强度随λ的增加而呈非线性降低，降低程度主要受粗糙度控制，而与法向应力关系不明显。采用简单幂函数分析了峰值摩擦角与λ之间的关系，并在此基础上建立含三维形貌参数的异性岩石结构面抗剪强度经验准则。最后，利用在三峡库区采集的天然样品进一步验证了新准则对天然异性岩石结构面峰值剪切强度评估的可靠性。新准则可在一定程度上为三峡库区含异性结构面的岩体稳定性评价提供理论依据。

关键词：异性岩石结构面抗剪强度准则三维形貌参数壁岩强度组合系数

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弹流润滑界面织构形貌的功能保持性分析

润滑与密封 2023年

作者：李直乔旭钱徐志明杜溢渊刘焜太原科技大学车辆与交通工程学院合肥工业大学机械工程学院

在弹流润滑条件下，为研究点接触摩擦副织构表面形貌在工作过程中的功能保持性，以光滑球与粗糙平面构成的接触副作为研究对象，设计了3组具有不同凹坑面积占有率和相同深径比的织构表面。根据点接触等温弹流润滑理论建立幅值缩减曲线... 详细信息

在弹流润滑条件下，为研究点接触摩擦副织构表面形貌在工作过程中的功能保持性，以光滑球与粗糙平面构成的接触副作为研究对象，设计了3组具有不同凹坑面积占有率和相同深径比的织构表面。根据点接触等温弹流润滑理论建立幅值缩减曲线，结合快速傅里叶变换预测了不同工况参数下织构表面弹性变形引起的弹流润滑接触界面功能特性的变化。采用三维形貌参数体系ISO 25178中的Sa和Vvv表征了表面功能特性的变化过程，并利用MMW-1000型摩擦磨损试验机对设计的织构试样进行摩擦试验，研究了表面形貌的功能特征以及摩擦特性随载荷和转速的变化规律。研究结果发现：随着载荷、转速等工况参数的变化，摩擦副接触界面织构形貌发生了弹性变形，变形改变了织构表面的三维形貌参数和功能特性，且形貌参数的变化与界面摩擦系数在不同工况下呈现的规律具有相关性。在进行弹流润滑条件下的织构研究中，结合三维形貌参数体系能更好地衡量真实接触表面微结构的功能特性保持情况。

关键词：弹流润滑幅值缩减表面织构三维形貌参数功能特性

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砂土充填大理岩节理的剪切强度经验公式

岩土力学 2018年第11期39卷 4102-4108页

作者：焦峰郭保华翟明磊河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454000

为研究砂土充填对节理抗剪强度的影响,利用GCTS(RDS-200型)岩石剪切测试系统对4种不同摩擦系数砂土充填的粉晶大理岩节理进行了直剪试验。结果表明:相同法向应力下,未充填节理的峰值剪切应力大于充填节理的峰值剪切应力,说明砂土的存在... 详细信息

为研究砂土充填对节理抗剪强度的影响,利用GCTS(RDS-200型)岩石剪切测试系统对4种不同摩擦系数砂土充填的粉晶大理岩节理进行了直剪试验。结果表明:相同法向应力下,未充填节理的峰值剪切应力大于充填节理的峰值剪切应力,说明砂土的存在降低了节理的剪切强度;由节理面三维形貌参数最大谷深vS表征节理面粗糙程度,得到了未充填节理的峰值剪切强度公式,公式预测值与试验值基本吻合;得到了用充填砂土摩擦系数表达的充填节理峰值剪切强度公式,公式预测值与试验值较为吻合。研究结论对充填节理岩体稳定性评价具有一定指导意义。

关键词：岩石力学充填节理直剪试验三维形貌参数强度经验公式

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应用激光蚀刻不同微织构表面的润湿性

物理学报 2015年第20期64卷 298-307页

作者：熊其玉董磊焦云龙刘小君刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009 中北大学机械与动力工程学院太原030051

运用激光微织构技术,通过控制微凹坑形状、间距、深度等参数,在45社钢表面制备了一组表面算术平均偏差S_a相同但表面微观结构不同的试件.使用Talysulf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对表面进行测量,采用ISO 25178三维形貌表征参数对... 详细信息

运用激光微织构技术,通过控制微凹坑形状、间距、深度等参数,在45社钢表面制备了一组表面算术平均偏差S_a相同但表面微观结构不同的试件.使用Talysulf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对表面进行测量,采用ISO 25178三维形貌表征参数对其形貌进行表征.在SL200 KS光学法固液接触角和界面张力仪上针对32#汽轮机油进行润湿性试验,分析了温度、液滴体积、表面结构特征等因素对润湿性的影响,并借助ISO25178中部分参数对固体表面形貌随机特征与其润湿性之间的关联性进行了量化研究.基于固液本征接触角为锐角,研究结果表明:固液接触角在润湿过程中先迅速减小,之后逐渐趋于稳定;固液平衡接触角随温度的升高而减小,随液滴体积的增大先增大后减小;激光微织构能够改变表面润湿性,S_a相同的表面,微织构形状、方向均影响表面润湿性,当槽状微织构表面的槽方向与液滴铺展方向一致时,润湿效果最优.ISO25178系列三维形貌表征参数中幅度参数(S_(ku),S_(sk))、空间参数(S_(tr),S_(al))、混合参数(S_(dq),S_(dr))与表面润湿性之间具有较强的关联性:S_(ku),S_(al),S_(dr)越大,S_(sk),S_(tr),S_(dq)越小的表面,固液平衡接触角越小,表面润湿性越好.

关键词：润湿性激光微织构三维形貌参数工况条件

确定岩石节理Maksimovic峰值抗剪强度准则中“粗糙度角Δφ”的新方法

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岩土力学 2014年第2期35卷 551-555页

作者：唐志成刘泉声夏才初吴月秀黄继辉王春波武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 同济大学地下建筑与工程系上海200092

岩石节理的非线性Maksimovic峰值抗剪强度准则,采用双曲线函数描述不同法向应力作用下剪胀角的变化,参数物理含义明确、适用的法向应力范围广且形式简洁。采用的参量'粗糙度角??'反映节理的粗糙程度,但由至少3组直剪试验数据回归分析确... 详细信息

岩石节理的非线性Maksimovic峰值抗剪强度准则,采用双曲线函数描述不同法向应力作用下剪胀角的变化,参数物理含义明确、适用的法向应力范围广且形式简洁。采用的参量'粗糙度角??'反映节理的粗糙程度,但由至少3组直剪试验数据回归分析确定,因此,不能采用该准则估算节理的峰值抗剪强度。通过等价关系,由已有的峰值抗剪强度准则得到用三维形貌参数表示的'粗糙度角??',提出含三维形貌参数的Maksimovic峰值抗剪强度准则。采用不同形貌节理的直剪试验数据对准则进行了验证,结果表明,计算值与试验值吻合较好,验证了公式的正确性;同时,亦与经典的Barton准则进行了对比。可用该准则预估节理的峰值抗剪强度。

关键词：岩石节理峰值抗剪强度粗糙度三维形貌参数粗糙度角