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激波脉动荷载作用下煤岩体动态损伤特征 被引量:1
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作者 鲍先凯 姜斌 +4 位作者 张武 宋翔宇 赵金昌 于超云 张童 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期204-223,共20页
为了研究水中高压电脉冲激波脉动荷载特性及其作用下的煤岩体动态损伤特征,开展了真三轴煤岩体压裂试验。试验研究了不同水压、电压条件下的水激波峰值压力、冲击荷载、加载速率等水激波加载特性,探究了煤岩体钻孔侧壁环向有效应力与动... 为了研究水中高压电脉冲激波脉动荷载特性及其作用下的煤岩体动态损伤特征,开展了真三轴煤岩体压裂试验。试验研究了不同水压、电压条件下的水激波峰值压力、冲击荷载、加载速率等水激波加载特性,探究了煤岩体钻孔侧壁环向有效应力与动态抗拉强度的关系,同时揭露了煤岩体裂纹起裂应力、扩展角与地应力、水压力、脉冲激波之间的关系。基于CT扫描和ABAQUS数值模拟计算不同液电参数下的煤岩体损伤变量,进而评价煤岩体动态损伤和裂纹起裂扩展形态及演化特征。结果表明:脉冲水激波峰值压力随着放大电压和水压的增加而迅速增加,加载速率随放电电压增加而增加,随水压增加而减小;相对于水压变化,放电电压的变化对水激波峰值压力及其加载速率影响更大;数值模拟与室内试验所得结果吻合度较高,二者从细、微观角度互相印证了随着水压、放电电压的增加,煤岩体的损伤变量增加明显,损伤致裂程度加剧,裂纹数量、扩展长度、开度、复杂程度变化明显,其中放电电压的改变对煤岩体的损伤影响尤其明显。研究结果可以为我国水中高压电脉冲压裂煤岩体,高效抽采煤层气提供指导。 展开更多
关键词 水激波 加载速率 损伤变量 动态损伤 高压电脉冲水力压裂
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含水率对红砂岩瞬时和蠕变力学性质影响的试验研究 被引量:30
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作者 于超云 唐世斌 唐春安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期473-481,共9页
水是影响岩体工程稳定性的重要因素。为了全面分析水对岩石瞬时及蠕变力学特性的影响,设计了两类试验:单轴压缩强度试验和蠕变试验。通过吸水试验分析红砂岩的吸水特征,并以此为依据制备不同含水率的标准试件。首先对9组不同含水率的试... 水是影响岩体工程稳定性的重要因素。为了全面分析水对岩石瞬时及蠕变力学特性的影响,设计了两类试验:单轴压缩强度试验和蠕变试验。通过吸水试验分析红砂岩的吸水特征,并以此为依据制备不同含水率的标准试件。首先对9组不同含水率的试件进行单轴压缩强度试验。利用体积应变法和LSR法(Lateral Strain Response)确定红砂岩在单轴压缩条件下的4个特征应力:闭合应力、启裂应力、损伤应力和破坏应力,从而得到了含水率与红砂岩力学参数的定量关系。结果表明,应力应变曲线上各阶段特征应力随含水率增大而服从负指数规律衰减,并且当试件达到饱和后,各特征应力趋于稳定。由于高孔隙率的特性,导致红砂岩的特征应力在短时间内显著降低。启裂应力σi与闭合应力σc之差随着含水率的增加而减小。这说明水的增加导致红砂岩非线性特征增强。强度和弹性模量损失系数随含水率呈指数函数增长的趋势,饱和红砂岩的强度和弹模总损失系数分别是0. 484和0. 334。此外,将5组不同初始含水率的试件持续浸在充满水的环境试验箱中,开展荷载与水共同作用下的蠕变试验,从而得到长期水环境对红砂岩蠕变力学特征的影响。结果表明,试件的瞬时应变和稳态应变率随含水率增加呈指数形式增大,蠕变应变和破坏时间随含水率增加而减小。当含水率趋于稳定时,红砂岩的蠕变特性仍然有显著的变化,其原因在于环境中的水沿蠕变新生成的裂缝进一步运移到裂缝尖端,初始裂纹进一步扩展。实验结果不仅强调了短时间内水对高孔隙率岩石瞬时力学性质的急剧弱化作用,而且强调了环境中的水对饱和岩石蠕变力学性质的持续影响作用。此外,实验数据和拟合方程将为岩体工程长期稳定性的评估提供一定的参考价值。 展开更多
关键词 红砂岩 含水率 特征应力 环境蠕变试验
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荷载与水共同作用对红砂岩蠕变特性的影响 被引量:6
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作者 于超云 唐世斌 唐春安 《水利与建筑工程学报》 2019年第1期24-29,共6页
在岩体工程中,岩石往往受到荷载和水的共同作用。为了研究岩石在荷载和水共同作用下的蠕变力学性质,将红砂岩试件浸没在水中并施加不同应力水平,进行单轴压缩蠕变试验。通过比较浸水试件和表面密封的饱和及干燥试件的蠕变力学参数,研究... 在岩体工程中,岩石往往受到荷载和水的共同作用。为了研究岩石在荷载和水共同作用下的蠕变力学性质,将红砂岩试件浸没在水中并施加不同应力水平,进行单轴压缩蠕变试验。通过比较浸水试件和表面密封的饱和及干燥试件的蠕变力学参数,研究了荷载与水共同作用对红砂岩蠕变特性的影响。结果表明,浸水试件的长期强度最小,饱和试件次之,干燥试件最大;而且浸水试件稳态应变率最大,饱和试件次之,干燥试件最小。从损伤力学及裂纹扩展的角度来看,环境中的水分持续运移到由于蠕变变形产生的新裂隙中,加剧了水对岩石的物理力学作用是导致浸水试件的蠕变特性更加显著的原因。试验结果对岩体工程的监测及稳定性分析具有一定的指导意义。当对岩体工程进行稳定性计算分析时,建议依据荷载与水共同作用条件下的试验结果选取岩石力学参数。 展开更多
关键词 蠕变试验 水岩作用 应力水平 稳态应变率 长期强度
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基于模糊综合评价和数值模拟方法的石浦港岸坡稳定性分析 被引量:1
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作者 于超云 董贤哲 +2 位作者 徐鹏雷 王舒锐 张威 《水利与建筑工程学报》 2022年第4期169-175,共7页
由于影响港岸边坡稳定性的因素较多,且许多因素难以量化,因此分析和评价港岸边坡稳定性一直是个难点。为查明石浦港岸坡稳定性,基于现场地质调查情况,选取岸坡坡度、地层岩性、岸线类型、波浪作用、人类工程活动5个评价指标,构建评价指... 由于影响港岸边坡稳定性的因素较多,且许多因素难以量化,因此分析和评价港岸边坡稳定性一直是个难点。为查明石浦港岸坡稳定性,基于现场地质调查情况,选取岸坡坡度、地层岩性、岸线类型、波浪作用、人类工程活动5个评价指标,构建评价指标体系,分别采用模糊综合评价法和数值计算法对石浦港岸坡进行稳定性分析。结果表明,石浦港岸坡19个研究区块,其中有7个稳定性相对较差,主要分布于港区水下岸坡坡度较大,软土厚度较厚岸段,评价结果与实际情况较为吻合;石浦港岸坡部分岸段的数值计算结果与模糊综合评价结果一致,表明模糊综合评判方法的可行性和合理性。该研究对于港口边坡稳定性评价、灾害预测预报及后续工程治理具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 岸坡稳定性 隶属度 模糊综合评价 数值模拟
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