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饱和岩石对平均应力和动载应力振幅的响应

岩石力学与工程学报 2008年第1期27卷 161-168页

作者：李廷杜赟宛新林席道瑛中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

在单轴循环加载实验中不断改变平均应力和正弦波应力振幅的实验条件下,研究饱和砂岩和大理岩的动态响应。研究结果表明,随平均应力增大,弹性模量增大,泊松比先增大后减小,滞回圈面积减小,衰减量减小。平均应力和动载应力振幅同时改变时... 详细信息

在单轴循环加载实验中不断改变平均应力和正弦波应力振幅的实验条件下,研究饱和砂岩和大理岩的动态响应。研究结果表明,随平均应力增大,弹性模量增大,泊松比先增大后减小,滞回圈面积减小,衰减量减小。平均应力和动载应力振幅同时改变时,对动态响应影响最大;其次是平均应力不变而只改变正弦波应力振幅时,对应变、弹性模量、泊松比和衰减量的影响都很大,比改变平均应力对饱和岩石的动态响应显著得多。对环境介质的腐蚀作用进行探讨。由于水的应力腐蚀作用,饱水砂岩比饱油砂岩的衰减量增长1倍,动态响应很明显。由于大理岩结构致密,孔隙度仅有1%左右,导致砂岩的应力腐蚀作用明显大于大理岩。该研究成果对地震和地质灾害的防治是很有意义的。

关键词：岩石力学饱和岩石平均应力正弦波应力振幅应力腐蚀

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饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性响应

地球物理学报 2002年第1期45卷 109-118页

作者：席道瑛刘斌田象燕中国科学技术大学地球与空间科学系第三世界科学院中国科学技术大学地球科学及天文学高级研究中心合肥230026

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验 ,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为 .在最大载荷低于岩石的屈服点时 ,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显... 详细信息

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验 ,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为 .在最大载荷低于岩石的屈服点时 ,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显著的各向异性 ,同时它们还具有较明显的应变振幅效应和频率效应 .随着应变振幅的增大 ,衰减近似呈线性增长 ,杨氏模量和泊松比近似呈线性下降 .在 0 .0 0 5— 4Hz频段内除衰减不明显依赖频率以外 ,杨氏模量、泊松比、波速对频率的依赖性都较强 ;当频段扩大到 1 5Hz时 ,这 4个参数都表现出较强的频率效应 .饱和岩石的衰减、杨氏模量、泊松比、波速均随饱和液体的黏滞系数增大而增大 .

关键词：饱和岩石各向异性黏弹性正弦波加载振幅效应频率效应

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饱和岩石的应变率效应和各向异性的机理探讨

岩石力学与工程学报 2003年第11期22卷 1789-1792页

作者：田象燕高尔根白石羽中国科学技术大学地球及空间科学系第三世界科学院中地球科学及天文学高级研究中心合肥230026

在MTS上对南京砂岩和大理大理岩进行了应变率为10-5～10-2/s的单轴压缩试验,试验结果得出砂岩、大理岩具有各向异性,相对来说大理岩的各向异性要弱一些。同时,大理岩和砂岩随应变率的增加强度增大,具有明显的应变率效应。对饱和岩石的... 详细信息

在MTS上对南京砂岩和大理大理岩进行了应变率为10-5～10-2/s的单轴压缩试验,试验结果得出砂岩、大理岩具有各向异性,相对来说大理岩的各向异性要弱一些。同时,大理岩和砂岩随应变率的增加强度增大,具有明显的应变率效应。对饱和岩石的应变率效应和各向异性作了分析得出饱和液体起到了促进各向异性和应变率效应的作用。

关键词：岩石力学应变率效应饱和岩石各向异性单轴压缩试验

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基于混合物理论的饱和岩石弹塑性模型

岩土工程学报 2020年第12期42卷 2161-2169页

作者：胡亚元浙江大学滨海与城市岩土工程研究中心浙江杭州310058

为了避免运用Skempton有效应力创建非线性本构模型时确定Biot系数的困难,选择工程混合物理论来建立饱和岩石的弹塑性模型。首先,根据工程混合物理论中的均匀化响应原理,揭示“固相基质体应变决定固相基质压力,骨架弹性和塑性应变决定Ter... 详细信息

为了避免运用Skempton有效应力创建非线性本构模型时确定Biot系数的困难,选择工程混合物理论来建立饱和岩石的弹塑性模型。首先,根据工程混合物理论中的均匀化响应原理,揭示“固相基质体应变决定固相基质压力,骨架弹性和塑性应变决定Terzaghi有效应力和耗散Terzaghi有效应力,流相基质体应变决定孔压”的饱和多孔介质本构规律。其次,根据Hoek-Brown屈服准则和非关联流动准则,在已有岩石损伤模型基础上建立了饱和岩石弹塑性模型。最后,利用三轴排水和不排水剪切试验验证了饱和岩石弹塑性本构模型的合理性。研究表明,基于工程混合物理论的饱和岩石弹塑性模型能够较准确地模拟弹性阶段、弹塑性阶段和下降段应力应变全过程曲线的宏观力学性质,反映三轴不排水剪切试验条件下孔压随剪切加载先增加后减少的变化规律。由于工程混合物理论不直接采用Skempton有效应力建模,因而可以克服Biot非线性理论中确定Biot系数公式的困难,更容易建立饱和岩石弹塑性本构模型。

关键词：饱和岩石工程混合物理论弹塑性模型骨架应力和骨架应变基质压力和基质体应变

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循环荷载下饱和岩石的滞后和衰减

地球物理学报 2004年第4期47卷 672-679页

作者：陈运平席道瑛薛彦伟中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 第三世界科学院中国科学技术大学地球科学及天文学高级研究中心合肥230026

通过对饱和砂岩和大理岩的循环荷载实验 ,分析了饱和岩石在循环荷载下的应力 -应变滞后回线、瞬时杨氏模量、泊松比的“X”形变化曲线 ,以及杨氏模量随应变振幅的增加而减少等滞后现象 ,并分析了施加外力的应变振幅对衰减的影响 ,认为... 详细信息

通过对饱和砂岩和大理岩的循环荷载实验 ,分析了饱和岩石在循环荷载下的应力 -应变滞后回线、瞬时杨氏模量、泊松比的“X”形变化曲线 ,以及杨氏模量随应变振幅的增加而减少等滞后现象 ,并分析了施加外力的应变振幅对衰减的影响 ,认为岩石在循环荷载作用下的衰减与应变振幅成正比 ,提出的衰减b值反映了岩石在循环荷载作用下衰减的程度 .岩石的衰减和滞后存在密切的关系 ,通过饱和岩石的宏观行为 ,探讨了饱和岩石在循环荷载下的滞后和衰减现象的微观机理 ,认为孔隙流体流动在岩石的滞后和衰减中起着重要作用。

关键词：滞后衰减循环荷载饱和岩石

冻融环境中饱和岩石的热量传递与温度平衡规律

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岩石力学与工程学报 2016年第11期35卷 2225-2236页

作者：徐拴海李宁许刚刚王晓东田延哲袁克阔王莉平西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样... 详细信息

冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样温度平衡的过程和时程规律。利用3种岩石进行饱和态的冻融循环试验,试样中心温度监测表明,冻结和融化过程的试样温度均存在显著的3段式变化特征,其中相变过程是一个较为特殊和重要的阶段,相变温度均在0℃^-1℃范围。随着试验温度区间增大,冻结和融化各阶段时长显现出不同规律,冻结过程总时间逐渐降低,而融化过程总时间先降低后升高。基于第3类热传导边界条件,利用Comsol Multiphysics有限元数值计算平台,分析考虑相变阶段的冻结和融化过程,数值计算结果与试验结果吻合较好。数值计算结果显示,试样不同位置的冻结与融化特征主要体现在相变阶段差异,而试样孔隙率对该阶段的影响最大,剩余温度势造成对称温度区间和非对称温度区间的冻结、融化特征的显著差异。

关键词：岩石力学冻融循环饱和岩石热量传递温度平衡

循环加卸载下饱和岩石变形破坏的损伤与能量分析

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东北大学学报（自然科学版） 2014年第6期35卷 867-870页

作者：夏冬杨天鸿王培涛张鹏海东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

以中关铁矿深部饱水闪长岩单轴循环加卸载的室内力学试验结果为基础,结合线弹性损伤力学理论,针对饱和岩石在单轴循环加卸载作用下的变形、损伤及能耗特性进行了研究.结果表明:每一级加载与卸载过程的应力-应变曲线均呈内凹形,随着循环... 详细信息

以中关铁矿深部饱水闪长岩单轴循环加卸载的室内力学试验结果为基础,结合线弹性损伤力学理论,针对饱和岩石在单轴循环加卸载作用下的变形、损伤及能耗特性进行了研究.结果表明:每一级加载与卸载过程的应力-应变曲线均呈内凹形,随着循环次数及应力水平的增加,塑性滞回曲线向应变增大的方向移动,且应变中不可恢复的变形逐渐减小;轴向应变、横向应变和体应变的绝对损伤参数与累积损伤参数均随循环次数及应力水平的增大而增大,且三者的变化趋势基本一致;能量耗散值与循环的次数近似呈线性关系,后一循环的能耗不等于前几次循环能耗之和.

关键词：单轴压缩循环加卸载饱和岩石损伤能量耗散

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饱和岩石剪切失稳后效分析

岩土力学 2009年第S1期30卷 250-254页

作者：张旭辉鲁晓兵崔鹏中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610041

剪切载荷下的饱和岩石,在初始阶段出现几条细的剪切带,最后均形成一条剪切带。为了分析这个现象,将饱和岩石中剪切带的发展分为多阶段的过程进行分析,针对几个有限幅值扰动下剪切带的演化进行研究,获得了剪切带从几个小的非均匀扰动演... 详细信息

剪切载荷下的饱和岩石,在初始阶段出现几条细的剪切带,最后均形成一条剪切带。为了分析这个现象,将饱和岩石中剪切带的发展分为多阶段的过程进行分析,针对几个有限幅值扰动下剪切带的演化进行研究,获得了剪切带从几个小的非均匀扰动演化为最后充分发展的剪切带的详细过程。结果表明,剪切带的发展由两个阶段组成:非均匀剪切过程和实际剪切带发展过程。

关键词：饱和岩石简单剪切剪切带失稳

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饱和岩石滞弹性弛豫机理的实验研究

实验力学 2011年第3期26卷 316-322页

作者：席军杜赟徐松林席道瑛北京石油化工学院机械工程学院北京102671 中国科学技术大学蒙城地球物理国家野外观测站地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波加载方式,模拟地震波的传播。实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60N,将总载荷控制在屈服点以下。在温度为-50℃~90℃,升温速率保持在1℃/分,频率为5Hz^400Hz的条件下,对饱和泵油彭山砂岩和遂宁... 详细信息

通过Metravib热机械分析仪,用正弦波加载方式,模拟地震波的传播。实验时固定静载为100N,正弦波动载荷恒为60N,将总载荷控制在屈服点以下。在温度为-50℃~90℃,升温速率保持在1℃/分,频率为5Hz^400Hz的条件下,对饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩样品进行单轴循环加载实验,获得饱和泵油彭山砂岩和遂宁砂岩的衰减、虚模量、实模量、波速与温度和频率以及动载荷的关系。以此研究了饱和多孔岩石的衰减和虚模量、杨氏模量和弹性波波速随温度和频率的动态响应。取得了随频率增高,饱和多孔岩石的衰减峰和虚模量峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫机制。杨氏模量和弹性波波速随温度升高而下降,随频率增高而增大,具有频散效应;杨氏模量和弹性波波速随动载荷振幅的增大而降低。这些结果与低频共振的驻波实验取得了同样的热激活弛豫规律,说明热激活弛豫规律具有一定的普适性。

关键词：滞弹性弛豫机理饱和岩石波的能量衰减频散效应