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基于煤样劈裂过程声发射响应的煤样脆塑性预测研究

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地球物理学进展 2021年第1期36卷 361-364页

作者：贾炳万祥云娄全彭荣富刘欣河南城建学院市政与环境工程学院平顶山467036 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司平顶山467036 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南理工大学焦作454150

煤层脆塑性的准确预测,对制定合理的排采制度,实现煤层气井高产有重要意义.采用实验测试和理论分析相结合的方法,对研究区煤样进行了劈裂过程声发射测试实验.实验结果显示:在煤样发生破坏时,不同脆塑性煤样声发射响应有很大差异.其中,... 详细信息

煤层脆塑性的准确预测,对制定合理的排采制度,实现煤层气井高产有重要意义.采用实验测试和理论分析相结合的方法,对研究区煤样进行了劈裂过程声发射测试实验.实验结果显示:在煤样发生破坏时,不同脆塑性煤样声发射响应有很大差异.其中,脆性煤样发生破坏时,声发射计数呈间歇性跳跃增长,随后快速下降的变化特征;塑性煤样发生破坏时,声发射计数呈连续增加,随后快速降低的变化特征.两种煤样变化特征有较大差异,可以作为脆塑性预测的依据.这为地面煤层气水力压裂过程基于声发射进行煤层脆塑性预测提供了一种新思路,对提高煤层脆塑性预测的准确性,实现煤层气的高效开采具有重要指导.

关键词：劈裂破坏声发射脆塑性煤层气开发排采制度

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脆塑性非完全充填裂隙渗流特性研究

山东煤炭科技 2021年第9期39卷 174-175,183页

作者：张哲元陈鑫张森森郑州大学力学与安全工程学院河南郑州450001

为研究脆塑性非完全充填裂隙的渗流特性,采用微机控制的万能材料试验机,通过轴向压缩、侧向约束,以水泥砂浆混合物作为裂隙壁,砂岩、橡皮作为脆性和弹塑性充填介质,研究同材料、不同隙宽下的非完全充填裂隙的渗流特性。研究结果表明:当... 详细信息

为研究脆塑性非完全充填裂隙的渗流特性,采用微机控制的万能材料试验机,通过轴向压缩、侧向约束,以水泥砂浆混合物作为裂隙壁,砂岩、橡皮作为脆性和弹塑性充填介质,研究同材料、不同隙宽下的非完全充填裂隙的渗流特性。研究结果表明:当充填宽度减小时,流量趋于最小值的位移也逐渐减小;脆性充填裂隙的应力-流量曲线与弹塑性充填裂隙的应力-流量曲线相比,整体曲线趋势相似。

关键词：脆塑性充填裂隙渗流特性

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基于声发射计数的煤样脆塑性特征预测研究

中国煤炭 2017年第10期43卷 102-104,131页

作者：张磊贾奇锋山西大同大学煤炭工程学院山西省大同市037003 河南理工大学能源科学与工程学院河南省焦作市454000

掌握煤样脆塑性预测方法,对煤样破坏的准确预测具有重要意义。在研究区采集煤样,利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测与分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试与分析。分析结果显示,脆性... 详细信息

掌握煤样脆塑性预测方法,对煤样破坏的准确预测具有重要意义。在研究区采集煤样,利用RMT-150B型岩石力学实验系统以及CDAE-1全数字化声发射检测与分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试与分析。分析结果显示,脆性煤样和塑性煤样的声发射计数变化特征具有明显差别;与脆性煤样相比,塑性煤样声发射产生较早,峰值时声发射的突变性不明显,峰值后声发射缓慢降低。利用声发射计数的该变化特征差异,可以对煤样的脆塑性进行预测,这种预测方法使声发射计数在煤矿灾害预测中的应用举足轻重。

关键词：煤样破坏声发射计数脆塑性预测

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脆塑性岩石应力脆性跌落系数的试验研究

常州工学院学报 2009年第1期22卷 1-6页

作者：史贵才葛修润卢允德上海交通大学土木工程系上海200240 常州工学院土木建筑工程学院江苏常州213002

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如,地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后... 详细信息

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如,地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,其力学响应用经典的应变软化模型来模拟计算难以收敛,而可以考虑采用脆塑性模型。使用RMT-150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对雅安大理岩、贵溪红砂岩和大悟花岗岩进行了常规三轴压缩破坏试验,得到不同围压下岩石的应力—应变全过程曲线。利用试验得到的应力—应变全过程曲线,得到了各种岩石的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对大理岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供了依据。

关键词：大理岩红砂岩花岗岩脆塑性破坏后区试验研究应力脆性跌落系数

脆塑性岩石单轴压缩破坏过程的弹塑性细胞自动机模型

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脆塑性岩石单轴压缩破坏过程的弹塑性细胞自动机模型

2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）

作者：潘鹏志冯夏庭周辉中国科学院武汉岩土力学研究所

将细胞自动机的自组织理论与弹塑性理论相结合,推导了分析平面塑性问题的细胞自动机更新规则,采用Weibull随机分布模拟岩石类材料的非均质性,元胞单元服从简单的本构关系和一定的强度准则,建立平面弹塑性细胞自动机模型,开发了相应的数... 详细信息

将细胞自动机的自组织理论与弹塑性理论相结合,推导了分析平面塑性问题的细胞自动机更新规则,采用Weibull随机分布模拟岩石类材料的非均质性,元胞单元服从简单的本构关系和一定的强度准则,建立平面弹塑性细胞自动机模型,开发了相应的数值分析软件。利用该模型在细观尺度上模拟脆塑性岩石类材料的单轴压缩破坏过程,给出岩石单轴压缩全程应力-应变曲线和声发射曲线,数值模拟结果与典型实验结果吻合较好。

关键词：细胞自动机脆塑性元胞声发射单轴压缩破坏过程

来源： cnki会议评论

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岩体的弹脆塑性损伤分析及锚杆支护数值模拟

岩体的弹脆塑性损伤分析及锚杆支护数值模拟

作者：闫军南武汉大学

学位级别：硕士

经典的弹塑性有限元方法,为地下工程结构的稳定分析提供了较为精确的参考依据,对于地下洞室的稳定定量分析起到了极大的推动作用。岩体结构并不是均质的材料,它往往包括有裂隙、孔洞、断层等一系列的缺陷。随着荷载的增... 详细信息

经典的弹塑性有限元方法,为地下工程结构的稳定分析提供了较为精确的参考依据,对于地下洞室的稳定定量分析起到了极大的推动作用。岩体结构并不是均质的材料,它往往包括有裂隙、孔洞、断层等一系列的缺陷。随着荷载的增加,岩体中的微裂隙、微空洞等不断的形成和扩展,使岩体的承载能力不断的降低,当岩体中的一系列裂隙、空洞发展成为贯穿的裂纹时,继续加载就可能发生脆性破坏,伴随其发生的是应变的软化现象。经典的弹塑性理论在分析此种现象时往往通过修正材料的参数来近似模拟,但是随着岩土工程技术的发展,大型超大型断面的洞室不断的涌现,以及高地应力下的洞室的开挖,使得用经典的弹塑性理论来模拟此种现象已经不能满足精度要求,如何模拟岩体材料的缺陷对于岩体承载能力的影响就成为人们越来越关心的问题。将损伤力学引入混凝土等结构的分析最早见于Dougill（1976）的文献,经过近30年的发展,这种理论日趋成熟,但是对于损伤变量的定义一直是人们争论的焦点,直到现在还没有统一的认识。本文试着从应变的角度来定义损伤变量,给出了多轴应力状态下损伤变量的计算表达式,并将其应用于岩体结构的分析,得出了较为合理的结果。岩体的脆性破坏将导致整体结构的应力重新分配,怎样用合理的方法求解这种应力的重新分配,本文给出了较为合理的解答。我国经济发展曰新月异的今天,怎样用最少的资源来发挥最大的效益成为我们更加关心的问题。在地下工程的锚固支护设计中,以往都采用工程类别法,这种方法具有快速、便捷等特点,但是由于各个工程有着这样那样的特殊性,这种定性的设计方法往往会造成不必要的浪费,怎样用合理的力学模式来模拟锚杆的支护作用,从而给出锚杆的定量分析方法优化锚固支护设计,提高经济效益?本文给出了锚杆支护的力学模式,给出了较为精确的锚杆支护的定量分析方法,为优化锚固设计提供了一定的依据。另外,地下工程中的断面呈现多样化趋势,而且在锚固优化设计过程中,往往有多种锚固支护方案要相互比较,怎样快速的建立锚杆的三维模型?利用AutoCAD和ANSYS各自的优点,采用与Fortran语言接口程序,本文给出了一种锚杆建模的快速方法。

关键词：地下工程损伤脆塑性脆性破坏锚杆支护

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脆塑性岩体的分析原理及其应用

岩石力学与工程学报 1997年第1期16卷 8-21页

作者：郑宏葛修润李焯芬中国科学院武汉岩土力学研究所香港大学土木及结构工程系

首先证明了经典塑性理论对于应变软化材料的软化速率的限制，然后基于Ｉｌｙｕｓｈｉｎ公设和塑性位势理论，提出了由峰值强度面到残余强度面应力跌落的计算方法，列出了完整的增量型边值问题及其有限元法，最后分别讨论。

关键词：脆塑性稳定性有限元岩体力学

长英质岩石的脆塑性转化与变形对超高压岩石形成的影响

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长英质岩石的脆塑性转化与变形对超高压岩石形成的影响

作者：宋娟中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

柯石英是超高压岩石中的标志性矿物，研究石英-柯石英相变的形成条件对讨论超高压岩石的形成条件具有重要意义。目前对超高压岩石中石英的变形以及在差应力条件下石英-柯石英的相变研究程度低。虽然已经认识到了差应力对石英-柯石英转... 详细信息

柯石英是超高压岩石中的标志性矿物，研究石英-柯石英相变的形成条件对讨论超高压岩石的形成条件具有重要意义。目前对超高压岩石中石英的变形以及在差应力条件下石英-柯石英的相变研究程度低。虽然已经认识到了差应力对石英-柯石英转化有显著影响，但由于缺少对实验细节的了解，对于在差应力条件下石英-柯石英转化的条件是否具有普遍性还缺乏全面的认识。另外，超高压岩石能够承受的差应力究竟有多大，也并不十分清楚。为此，本文根据高温高压实验结果，研究了石英岩的脆塑性转化与在差应力的条件下石英-柯石英相变，并初步研究了石英闪长岩的半脆性-塑性流变，进而根据流变实验结果估计了大陆俯冲带的流变强度。所有实验都是在中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室的高温高压固体介质三轴实验系统上完成的。实验样品之一为长城系石英岩，石英含量超过99％，极少量白云母和斜长石，粒度均匀。实验条件为：温度500-1000℃，围压在1.2-1.4GPa，应变速率为5×10／s、2.5×10／s，部分实验采用等应力控制。另一样品周口店石英闪长岩的实验条件为：温度650-1000℃，围压为1000-1100MPa，应变速率为1×10／s、2.5×10／s、6.25×10／s。斜长石70％，石英5-10％，角闪石15-20％，黑云母＜5％，绿帘石＜1％。根据实验结果，本文得到以下结论： (1)实验结果表明，从500-1000℃，随温度的增加，石英显示了三种力学特征半脆性破裂、半脆性流动和塑性变形。在半脆性破裂域，强度对温度的依赖性不明显，而且样品的强度较高，在1500MPa以上;应力-应变曲线出现应力降。在半脆性流动域，温度对强度的影响明显增加，且强度随温度的增加而有大幅度下降;应力-应变曲线与半脆性破裂域有明显的差别，样品基本表现出屈服特征，部分实验样品出现应变弱化特征。在塑性变形域，强度随温度的增加而降低，应力-应变曲线具有典型的稳态塑性流变特征，即应力-应变曲线超过屈服点后应力趋于平稳，不再随应变的增加而增大，甚至出现应变弱化特征。从半脆性破裂，半脆性流动到塑性变形域，随温度的增加，应力-应变曲线的弹性应变量有逐渐减小的趋势，弹性变形阶段曲线的斜率下降。 (2)利用偏光显微镜和拉曼光谱研究实验变形样品时，发现有部分实验样品中出现了柯石英，柯石英出现在样品的一侧靠近活塞的地方。柯石英出现的条件：温度950-1000℃围压在1.3-1.35GPa，差应力在1.5-1.78GPa之间，应变量大于40％，样品属于塑性变形。这表明在差应力存在的条件下，在较低的压力(＜2.0GPa)下就有稳定的柯石英出现，所以，差应力对石英-柯石英的相变至少在某些特定条件下有很大的影响，而静岩高压力不是产生柯石英的唯一条件。 (3)通过在1000-1100MPa围压条件下的石英闪长岩的流变实验，得到的稳态流变方程：在800-900℃时，属于半脆性流变域： (?)=0.2σexp(-435／RT) 在950-1000℃时，属于塑性流变域： (?)=5.6×10σexp(-624／RT) 其中，(?)为应变速率，R为气体常数，T为温度。 (4)根据石英闪长岩的流变实验结果，计算得到的大陆俯冲带流变强度随温度的升高而降低。当俯冲带应变速率为10s时，在600-700℃的温度范围内进行外推，大陆俯冲 n 带差应力极限为100一1500MPa。800一900℃区间，它在20一100MPa之间。当俯冲带应变速率为10一145一，时，600一700℃范围内，大陆俯冲带差应力极限为50一80伽Pa，800一900℃是 10一50MPa。 (5)利用石英闪长岩的流变参数计算得到的大陆俯冲带流变强度是超高压岩石能承受的差应力极限的下限，约为几十兆帕到几百兆帕的范围内，甚至达到一千多兆帕。利用与超高压岩石相关的单斜辉石、榴辉岩和辉长岩的流变参数来计算大陆俯冲带地壳的流变强度，得到的是超高压岩石能承受的差应力的上限，约在几百兆帕到一千多兆帕之间。在柯石英榴辉岩中，石英和柯石英的含量非常少，它的强度以榴辉岩的强度为主，所以差应力约在几百兆帕到一千多兆帕，它在超高压柯石英榴辉岩的形成过程中可能起到了重要的作用。

关键词：长英质岩石脆塑性超高压岩石

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水工隧洞岩体脆塑性损伤数值分析方法研究

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