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单轴加载下含共面双节理双层复合类岩试样的力学行为与破坏特征

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中国有色金属学报:英文版 2023年第9期33卷 2815-2831页

作者：李骕林杭林奇斌汪亦显赵延林胡惠华中南大学资源与安全工程学院长沙410083 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湘潭411201 湖南省交通规划勘察设计院有限公司长沙410219

为研究节理与层理面对裂隙层状岩体裂纹演化的共同作用,对不同层理面倾角下,含多角度共面双节理的双层复合类岩试样进行单轴压缩试验和数字图像相关试验。由试验结果可知,层理面和节理对应力−应变曲线特征和强度参数有显著影响。试件的... 详细信息

为研究节理与层理面对裂隙层状岩体裂纹演化的共同作用,对不同层理面倾角下,含多角度共面双节理的双层复合类岩试样进行单轴压缩试验和数字图像相关试验。由试验结果可知,层理面和节理对应力−应变曲线特征和强度参数有显著影响。试件的破坏模式分为4种不同类型。层理面的存在抑制了岩桥区域裂纹的贯通,层理面倾角的变化对裂纹扩展路径和破坏模式的转变有较大影响。对于层理面倾角为30°和45°的试件,节理倾角越大,层理面对试件破坏特征的影响越小。此外,观测到一种从层理面上萌生并且更容易在试件上层扩展的拉伸裂纹。

关键词：共面双节理类岩试样裂纹扩展单轴加载数字图像方法

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单轴加载条件下不同孔隙砂岩波速变化特征

地下空间与工程学报 2022年第6期18卷 1916-1921页

作者：杨爽李化邓建辉付自国四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院成都610041 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室成都610065 四川大学水利水电学院成都610065

波速作为岩石与岩体内部性质评价的一项重要指标,受应力与孔隙度的影响极为显著。为研究岩石波速随孔隙度和应力变化规律,开展两类不同孔隙砂岩的单轴加载声波联合测试。试验结果表明:砂岩的力学性质不仅取决于砂岩的孔隙度大小,而且受... 详细信息

波速作为岩石与岩体内部性质评价的一项重要指标,受应力与孔隙度的影响极为显著。为研究岩石波速随孔隙度和应力变化规律,开展两类不同孔隙砂岩的单轴加载声波联合测试。试验结果表明:砂岩的力学性质不仅取决于砂岩的孔隙度大小,而且受孔隙尺寸的影响也较为显著;孔隙闭合与裂纹扩展是导致砂岩波速发生变化的主要原因,前者对于波速变化的影响更为显著,后者则主要影响波速随应力的增长速率;不同孔隙砂岩的波速均随应力同步增长,在同一应力水平下,孔隙度越大的砂岩波速越低,波速增量越大;与整个加载阶段相比较,砂岩在孔隙压密阶段的波速随应力增长速率受孔隙度的影响更为显著。

关键词：砂岩孔隙度应力波速单轴加载

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冻融温度区间对砂岩声发射特性的影响

科学技术与工程 2024年第18期24卷 7812-7820页

作者：张昊苏占东孙进忠牛耀梁金平张建勇王鸷文防灾科技学院地质工程学院廊坊065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室廊坊065201 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

为探究冻融作用对砂岩物理力学特性及内部破裂损伤规律的影响,对砂岩开展不同温度区间的冻融循环试验,并对冻融损伤岩石进行单轴加载作用的声发射试验,研究冻融温度区间对岩石物理力学参数及声发射特性的影响。结果表明:随着冻融循环温... 详细信息

为探究冻融作用对砂岩物理力学特性及内部破裂损伤规律的影响,对砂岩开展不同温度区间的冻融循环试验,并对冻融损伤岩石进行单轴加载作用的声发射试验,研究冻融温度区间对岩石物理力学参数及声发射特性的影响。结果表明:随着冻融循环温度区间增长,质量损失率和纵波波速变化率整体上呈先陡后缓的上升趋势,砂岩的峰值强度不断下降且峰值应变逐渐增加,单轴抗压强度和弹性模量逐渐减小,且同一冻融温度区间对弹性模量的影响较单轴抗压强度更为显著,泊松比呈现逐渐增长趋势;声发射振铃计数及累计振铃计数呈现逐渐增长趋势,沉寂期逐渐变短,声发射分布时间范围减小,峰值频率呈现向低频发展的趋势。研究成果为寒区岩体工程稳定性预测提供实验依据。

关键词：温度区间单轴加载砂岩振铃计数峰值频率

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单轴加载过程中砂岩声学特性研究

岩土力学 2018年第12期39卷 4468-4474页

作者：胡明明周辉张勇慧张传庆高阳胡大伟卢景景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 合肥学院建筑工程系安徽合肥230601

岩体的声学特性与应力状态和破坏程度密切相关,通过岩体声学特性的变化来分析岩体应力状态进而评价工程稳定性是一种行之有效的工程措施。针对砂岩开展了单轴压缩试验,并在加载过程中同步进行3个方向的声波测试,获得了砂岩加载过程中3... 详细信息

岩体的声学特性与应力状态和破坏程度密切相关,通过岩体声学特性的变化来分析岩体应力状态进而评价工程稳定性是一种行之有效的工程措施。针对砂岩开展了单轴压缩试验,并在加载过程中同步进行3个方向的声波测试,获得了砂岩加载过程中3个不同方向声波波速与应力的演化规律。试验结果表明:随着应力的增加,轴向波速逐渐增大,横向波速表现出先增后减的趋势。考虑到不同方向声波测试结果的差异性,采用含不同倾角裂隙的石膏试样进行声波试验。结果表明,当裂隙方向与声波传播方向一致时,波速最大,与声波传播方向垂直时,波速最小;此外,为分析岩样波速与应力状态的相关性,建立了波速与体应变的关系,结果表明,随着体应变的增加,平均波速逐渐增大,在体应变达到最大值附近时,平均波速达到最大值,在体应变下降阶段,波速开始下降;根据轴向波速与应力的变化规律,得到了应力与波速的指数函数拟合公式,据此可以通过现场测试获得的波速预测现场岩体的应力范围,进而评价工程岩体稳定性。

关键词：超声波波速单轴加载裂隙倾角体应变损伤

单轴加载下节理围岩的能量演化机制及破坏准则

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Journal of Central South University 2021年第6期28卷 1857-1874页

作者：李鹏蔡美峰 School of Civil and Resource Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines(Ministry of Education) University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Beijing Key Laboratory of Urban Underground Space Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China

基于单轴加载试验和岩石能量原理,研究了含孔洞交叉节理试样在变形破坏过程中的能量演化机制和破坏准则。结果表明,试样的能量演化特征属于典型的损伤渐进破坏模式。试样的峰值点总能量、弹性能和破坏时输入的总能量均随着交叉节理半夹... 详细信息

基于单轴加载试验和岩石能量原理,研究了含孔洞交叉节理试样在变形破坏过程中的能量演化机制和破坏准则。结果表明,试样的能量演化特征属于典型的损伤渐进破坏模式。试样的峰值点总能量、弹性能和破坏时输入的总能量均随着交叉节理半夹角的增加整体呈先减小后增大的趋势,在半夹角为45°时最小,而耗散能随着半夹角的增加呈增大趋势。孔洞和交叉节理的存在明显削弱了岩石的储能能力,节理夹角的变化对峰前的弹性能比例影响较大,导致输入能量的分配规律存在一定差异。能量耗散比变化率的连续突变和随后的急剧突变可分别作为试样裂纹萌生与扩展以及失稳破坏的判据。

关键词：能量演化机制破坏准则节理岩体交叉节理单轴加载

预制不同位置裂隙岩体在单轴加载过程的PFC2D数值模拟

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建筑结构 2023年第S2期53卷 2383-2388页

作者：梁秋惠张保良于海锋聊城大学建筑工程学院聊城252000 济宁矿业集团花园井田资源开发有限公司济宁272000

在岩土工程领域中,岩体的稳定性关系到整个结构工程的安全。通过离散元模拟软件PFC2D模拟含裂隙岩体,建立一个包含不同位置,直径50cm,高100cm圆柱体试件二维模型,裂纹斜长l=30mm,裂纹尺寸为30mm×2mm,分别在模型上部、中间、下部位置设... 详细信息

在岩土工程领域中,岩体的稳定性关系到整个结构工程的安全。通过离散元模拟软件PFC2D模拟含裂隙岩体,建立一个包含不同位置,直径50cm,高100cm圆柱体试件二维模型,裂纹斜长l=30mm,裂纹尺寸为30mm×2mm,分别在模型上部、中间、下部位置设置预制裂隙,分析单轴加载情况下岩体的变形、破裂规律。结果表明:单轴加载时,从岩体内部破裂情况看,破坏形式主要是拉伸破坏,细观上看是由于岩体颗粒速度发生相对错动,从而发生拉伸破坏。岩体的破裂区集中在裂隙的尖端点部位,通过分析岩体的颗粒力链分布,从微观层面发现岩体破坏的主要形式及破裂原因。

关键词：预制裂隙岩体单轴加载裂纹扩展 PFC2D数值模拟

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基于SPH的煤岩单轴加载声发射数值模拟

煤炭学报 2014年第11期39卷 2183-2189页

作者：孙超群程国强李术才李利平许振浩郭明林鹏山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东科技大学矿山灾害预防控制实验室山东青岛266590 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710054

基于SPH(光滑粒子流体动力学)数值计算方法,研究了非均质煤岩材料的单轴压缩试验声发射效应,揭示了煤岩的声发射效应随着均质度m的变化规律。研究表明:随着均质度m值的增大,试件的声发射效应由群震型逐渐变为前震—主震—余震型、主震型... 详细信息

基于SPH(光滑粒子流体动力学)数值计算方法,研究了非均质煤岩材料的单轴压缩试验声发射效应,揭示了煤岩的声发射效应随着均质度m的变化规律。研究表明:随着均质度m值的增大,试件的声发射效应由群震型逐渐变为前震—主震—余震型、主震型;试件积聚能量的能力逐渐增强,材料属性由理想弹塑性材料向极端脆性材料转变,破坏模式由塑性流动破坏逐渐变为脆性破坏,其破坏形式越来越剧烈。

关键词： SPH 声发射均质度单轴加载

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单轴加载条件下岩爆试验研究

江苏建筑 2022年第6期 114-116页

作者：杨冠宇江苏省地质工程勘察院江苏南京211102

由于岩爆机理较为复杂,通常可以通过研究岩爆的过程和结果来分析岩爆的强弱和影响因素。文章以单轴加载试验为依据,采用高速加载手段,对3个岩石样本进行岩爆试验。对典型性岩爆的过程进行了划分,提出了岩爆的4个阶段,即:弹性应变能量积... 详细信息

由于岩爆机理较为复杂,通常可以通过研究岩爆的过程和结果来分析岩爆的强弱和影响因素。文章以单轴加载试验为依据,采用高速加载手段,对3个岩石样本进行岩爆试验。对典型性岩爆的过程进行了划分,提出了岩爆的4个阶段,即:弹性应变能量积累阶段、岩爆初始阶段、岩爆高峰阶段、岩爆衰落阶段。对岩爆的飞片形态进行了分析,认为飞片多具有棱柱状,反映了其破裂面受压剪耦合作用。岩爆飞片的体积反映了岩爆的程度,对试验样本的岩爆飞片体积百分率进行了分析,得到了此试验条件下岩石的飞片可能性范围为0.1~0.4。还需进行更多物理条件下岩爆试验才能分析各因素的影响,才有可能建立岩爆的理论和判据。

关键词：单轴加载岩爆飞片破裂面

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煤单轴加载破裂时的差分红外方差特征

岩石力学与工程学报 2017年第A2期36卷 3927-3934页

作者：马立强张东升郭晓炜孙海 Adeleke Najeem 张垚西安科技大学能源学院陕西西安710054 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 宾夕法尼亚州立大学地球与矿物科学学院美国宾夕法尼亚16802

为探寻煤在承载受力破裂过程中红外辐射温度场的异常,对煤破裂时的红外辐射特征进行量化表述。提出一种新的红外辐射定量分析指标,即差分红外热像序列图的温度方差(差分红外方差),对煤样单轴加载破裂过程中红外辐射温度场的瞬时变化特... 详细信息

为探寻煤在承载受力破裂过程中红外辐射温度场的异常,对煤破裂时的红外辐射特征进行量化表述。提出一种新的红外辐射定量分析指标,即差分红外热像序列图的温度方差(差分红外方差),对煤样单轴加载破裂过程中红外辐射温度场的瞬时变化特征进行探究。研究结果表明,煤样破裂时的差分红外方差会发生突变。突变时刻与载荷曲线突降以及红外热像序列图出现异常的时刻一致,具有同步性。长方体煤样破裂时,差分红外方差突变程度约达到其加载过程中平均振幅的88.3~1 905.7倍(约700倍),立方体煤样破裂时为16.2~448.5倍(约130倍),具有显著性。发生突变煤样的比例约为95%,具有普遍性。研究结果可应用于由煤岩受力破裂引起的岩爆、煤爆等自然灾害和人类工程灾害等的预报预警,可为煤矿保水开采和岩层控制提供借鉴。

关键词：岩石力学红外辐射差分红外方差单轴加载保水开采