长期浸润状态下煤岩损伤机制研究

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作者 张慧梅 夏浩峻 +4 位作者 张嘉凡 杨更社 袁超 申艳军 路亚妮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1206-1214,共9页

富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破... 富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破坏试验,辅以声发射(AE)监测,定量分析煤岩的软化特性;最后利用扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)研究不同浸润时长下煤岩孔隙结构的劣化规律。研究表明:(1)煤岩饱和度随浸润时长的增加而增加,增加速度先快后慢,最后达到稳定。(2)随饱和度的增加,煤岩力学性能劣化;饱和后,随浸润时长的持续增加,煤岩力学性能仍持续劣化,表现为抗压强度、弹性模量的减小和累计振铃数的增加;(3)干燥处理后,原状煤岩表面干燥收缩,浸水后吸水膨胀,随着浸润时间的增加,小孔隙逐渐增多,孔隙结构趋于复杂。研究结果可为浸水煤岩失稳破坏问题提供有益参考。 展开更多

关键词 煤岩 浸润时长 力学特性 多尺度 损伤机制

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正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

2

作者 张慧梅 马志敏 +1 位作者 陈世官 王赋宇 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期183-191,共9页

数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异... 数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异。因此,采用正交-响应面法相结合的数值分析方法,首先通过正交试验筛选出具有显著影响的平行黏结模型(PBM)细观参数,其次应用响应面法(RSM)研究其交互作用对模型试样宏观参量的影响规律,最后结合岩石宏观破坏形态提出一套PBM参数标定流程。结果表明:有效模量E*与刚度比k n/k s对弹性模量E影响显著;k n/k s、接触摩擦系数μ、最小颗粒半径R_(min)对泊松比ν影响显著;黏聚力c与法向黏结强度σc及其交互作用对单轴抗压强度UCS影响显著,应用响应面法计算分析得出的细观参数的模拟值与试验值误差绝对值小于7%,且二者应力应变曲线力学特征相似,宏观破坏形态相同,证明所提出的PBM细观参数标定流程具备科学性和可靠性。 展开更多

关键词 细观参数标定 正交-响应面法 平行黏结模型 二维颗粒流程序(PFC^(2D))

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裂隙面起伏形态对注浆固结体剪切力学特性的影响

3

作者 张嘉凡 刘昌启 +1 位作者 覃祥瑞 张慧梅 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期1-4,共4页

为研究裂隙面起伏形态对裂隙岩体注浆加固后剪切力学特性的影响,首先,通过3D打印技术生成不同起伏形态的裂隙模型,并采用类岩石材料浇筑成型,然后,对裂隙岩体进行注浆加固,最后,对含不同类型裂隙的注浆固结体进行常法向荷载直剪试验。... 为研究裂隙面起伏形态对裂隙岩体注浆加固后剪切力学特性的影响,首先,通过3D打印技术生成不同起伏形态的裂隙模型,并采用类岩石材料浇筑成型,然后,对裂隙岩体进行注浆加固,最后,对含不同类型裂隙的注浆固结体进行常法向荷载直剪试验。结果表明:锯齿形固结体的剪切强度最大,波浪形次之,平直形最小;随着法向荷载的增加,平直形固结体的剪切强度增幅最大,波浪形次之,锯齿形最小。剪切过程中,平直形固结体仅发生沿浆-岩界面的剪切破坏;波浪形固结体的浆-岩界面在加载初期发生剪切破坏,随着浆脉与岩壁的啮合程度降低,剪切破坏面逐渐向浆脉和岩体的内部发展,而锯齿形固结体的剪切破坏面出现在浆脉和岩石内部。 展开更多

关键词 注浆加固 3D打印 直剪试验 破坏特征

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考虑局部损伤区变化的能量平衡尺寸效应模型

4

作者 刘小宇 张慧梅 杨政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期157-172,共16页

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描... 尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描述LDZ非线性尺寸效应的理论模型并验证.在此基础上,建立考虑LDZ随尺寸变化的能量平衡尺寸效应模型.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能体现5种不同类型的尺寸效应规律.随着尺寸增大,类型1:名义抗压强度逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型2:名义抗压强度先在一定尺寸范围内为真实抗压强度,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型3:名义抗压强度先增加,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型4:名义抗压强度先逐渐增加到真实抗压强度,然后在一定尺寸范围恒为真实抗压强度,再逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型5:名义抗压强度不随尺寸变化.文章模型首次理论预测类型4尺寸效应存在,并证实微纳尺度钛合金尺寸效应试验中存在这一规律.对考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型分析表明:LDZ尺寸与试件尺寸相对变化率之间的竞争是本文尺寸效应模型能体现5种类型的尺寸效应的原因.由于笔者先前已经证明能量平衡尺寸效应模型能很好预测类型1,2和5尺寸效应,但其不能体现类型3和4尺寸效应.因此,文章应用考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL(improved unified size-effect law)预测类型3和4尺寸效应试验数据,结果表明:考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能很好预测各种材料类型3和4尺寸效应试验数据变化规律,而IUSEL不能描述类型4尺寸效应数据变化规律.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL预测所有尺寸效应数据的总平均确定系数接近. 展开更多

关键词 局部损伤区 抗压强度 能量平衡 不同类型尺寸效应

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冻融-荷载作用下基于残余强度特征的岩石损伤模型 被引量：30

5

作者 张慧梅 孟祥振 +4 位作者 彭川 杨更社 叶万军 申艳军 刘慧 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3404-3411,共8页

岩石变形破坏特性是寒区岩土工程建设所直接面临的基础力学问题。为模拟冻融与荷载作用下岩石变形破坏的全过程,将冻融-荷载作用下的岩石微元在轴向抽象为未损伤、冻融损伤、受荷损伤、冻融与荷载共同损伤4部分,这4部分材料共同承受轴... 岩石变形破坏特性是寒区岩土工程建设所直接面临的基础力学问题。为模拟冻融与荷载作用下岩石变形破坏的全过程,将冻融-荷载作用下的岩石微元在轴向抽象为未损伤、冻融损伤、受荷损伤、冻融与荷载共同损伤4部分,这4部分材料共同承受轴向应力,其中冻融损伤、受荷损伤、冻融与荷载共同损伤3部分可承受残余应力。采用Weibull分布描述岩石材料的非均匀性,基于D-P破坏准则,定量表述了冻融与荷载的耦合效应对总损伤的影响规律,建立了考虑残余强度特征的冻融受荷岩石损伤本构模型;基于岩石变形破坏特征,推导出模型参数的理论表达式;开展红砂岩冻融循环及三轴压缩试验,研究岩石的变形破坏过程及冻融循环和围压对其力学特性的影响,验证所建模型的合理性;分析冻融-荷载作用下岩石的损伤力学特性。研究表明:本文所建模型反映了冻融受荷岩石变形破坏的全过程,并能表征冻融循环和围压对岩石变形特性的影响;岩石的总损伤演化途径反映了细观力学响应与宏观变形破坏特征相一致,刻画出冻融与荷载2种作用因素对岩石总损伤扩展的非线性影响特性,探寻了细观损伤演化所诱发的宏观力学效应,为揭示岩石的冻融破坏机制提供理论依据。 展开更多

关键词 冻融循环 损伤 残余强度 本构模型 模型参数

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三向应力状态下冻融岩石损伤本构模型 被引量：26

6

作者 张慧梅 谢祥妙 +3 位作者 彭川 杨更社 叶万军 申艳军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1444-1452,共9页

充分考虑岩石材料缺陷随机性的特点,基于连续损伤力学理论,建立了考虑围压影响的冻融荷载作用损伤模型;根据红砂岩变形破坏曲线的几何条件,采用全微分方法确定了仅含岩石基本特征参量的模型参数表达式;通过红砂岩冻融循环力学特性试验,... 充分考虑岩石材料缺陷随机性的特点,基于连续损伤力学理论,建立了考虑围压影响的冻融荷载作用损伤模型;根据红砂岩变形破坏曲线的几何条件,采用全微分方法确定了仅含岩石基本特征参量的模型参数表达式;通过红砂岩冻融循环力学特性试验,验证了模型的合理性。研究表明:红砂岩以裂纹为主导的细观力学响应与宏观变形破坏特性相一致;随着冻融循环次数的增加,岩石损伤程度加剧,宏观上表现为材料力学性能的劣化。但在变形中后期,相同损伤程度时岩石应变增加,塑性特性增强;围压可改善岩石受力状态,因而随着围压的增加,岩石损伤程度减小,宏观上表现出材料抵抗破坏能力的增强和塑性变形的增加。 展开更多

关键词 围压 冻融循环 试验 损伤本构模型 模型参数

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冻融循环和围压对岩石物理力学性质影响的试验研究 被引量：36

7

作者 张慧梅 夏浩峻 +4 位作者 杨更社 张蒙军 彭川 叶万军 申艳军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期441-448,共8页

对饱和红砂岩进行开放系统下的冻融循环试验,记录红砂岩的冻融劣化过程及破坏特征;当试样经历0,5,10,20,40次冻融循环后,分别进行4种设定围压下的力学特性试验,分析了冻融循环和围压对岩石物理力学性质的影响规律。研究表明:红砂岩的冻... 对饱和红砂岩进行开放系统下的冻融循环试验,记录红砂岩的冻融劣化过程及破坏特征;当试样经历0,5,10,20,40次冻融循环后,分别进行4种设定围压下的力学特性试验,分析了冻融循环和围压对岩石物理力学性质的影响规律。研究表明:红砂岩的冻融劣化模式主要为颗粒剥落、龟裂、脱落及断裂模式。随着冻融循环的进行,岩样的质量和密度呈现先增后减的趋势,而纵波波速持续减小;随着冻融循环次数和围压的增加,岩石的压缩性不断增强,峰值应变逐渐增大,塑性屈服段渐趋明显,残余强度降低速率减慢,破坏形式由脆性转化为延性;而弹性模量、抗压强度及残余强度随着围压的增大不断增大,随着冻融循环次数的增大明显减小。岩石的细观结构经历损伤的非线性演化,显现出宏观力学特性的变化。 展开更多

关键词 冻融循环 围压 物理力学特性 试验 损伤

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岩石变形全过程冻融损伤模型及其参数 被引量：13

8

作者 张慧梅 孟祥振 +4 位作者 彭川 杨更社 叶万军 申艳军 刘慧 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期260-265,共6页

寒区岩石受到荷载及冻融循环的作用,考虑岩石微元破坏的特点,将其简化为冻融损伤、受荷损伤及未损伤3部分组成。基于损伤力学理论,通过探讨冻融损伤变量、受荷损伤变量以及总损伤变量之间的关系,假定岩石微元破坏符合D-P准则,建立冻融... 寒区岩石受到荷载及冻融循环的作用,考虑岩石微元破坏的特点,将其简化为冻融损伤、受荷损伤及未损伤3部分组成。基于损伤力学理论,通过探讨冻融损伤变量、受荷损伤变量以及总损伤变量之间的关系,假定岩石微元破坏符合D-P准则,建立冻融与荷载作用下考虑残余强度的岩石损伤本构模型,并由冻融砂岩力学特性试验验证其合理性;在此基础上探讨了模型参数对岩石损伤本构关系的影响。结果表明:不同冻融次数及围压作用下的模型理论曲线与试验曲线较为吻合,较好地描述了岩石变形的全过程;模型参数对岩石损伤前及破坏后残余段的应力应变曲线几乎没有影响,但对损伤阶段的影响较大。研究成果将会对寒区岩石损伤演化认知具有较好的参考价值。 展开更多

关键词 寒区岩石 残余强度 D-P准则 本构模型 模型参数

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扰动冲击下弱胶结红砂岩的能量耗散与分形特征 被引量：16

9

作者 张慧梅 陈世官 +3 位作者 王磊 程树范 杨更社 申艳军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期622-631,I0004,I0005,共12页

为探索动态扰动后西部矿区软岩夹层的能量耗散规律和破坏模式,利用分离式霍普金森压杆装置对弱胶结红砂岩进行动态冲击破坏试验,分析该类红砂岩在受到不同加载速率、不同次数扰动冲击以及是否扰动的条件下,试样在相同加载速率破坏性冲... 为探索动态扰动后西部矿区软岩夹层的能量耗散规律和破坏模式,利用分离式霍普金森压杆装置对弱胶结红砂岩进行动态冲击破坏试验,分析该类红砂岩在受到不同加载速率、不同次数扰动冲击以及是否扰动的条件下,试样在相同加载速率破坏性冲击过程中的能量耗散与分形特征。试验结果表明:在不同速率扰动冲击作用下,随着扰动冲击次数的增加反射能递增而透射能和耗散能呈减小趋势,其中较高速率扰动冲击下试样的反射能高于低速率扰动冲击,耗散能则相反,且低速率扰动冲击下试样的耗散能、能量耗散率和能量耗散密度高于较高速率扰动冲击,表明低速率扰动冲击下试样的能量利用率更高;在破坏性冲击试验中,随着扰动冲击次数的增加,低速率扰动后试样的破碎程度相较于未扰动与高速率扰动更为严重,对应分形维数D_(b)低速率扰动>未扰动>高速率扰动,表明分形维数与扰动冲击次数呈正相关,与扰动冲击速率呈负相关;在相同扰动冲击次数下,低速率扰动试样的D_(b)所对应累积耗散能和耗散能密度高于较高速率扰动试样,而对应的累积反射能则相反。 展开更多

关键词 弱胶结砂岩 扰动冲击 SHPB 能量耗散 分形维数

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冻融损伤岩石的强度准则研究 被引量：9

10

作者 张慧梅 彭川 +3 位作者 杨更社 叶万军 申艳军 刘慧 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第2期154-158,共5页

强度准则在理论研究和工程应用等方面都具有重要意义。将损伤力学和细观统计方法相结合,考虑岩石缺陷的随机性,建立了冻融岩石的损伤本构模型,并推导出模型参数的表达式;根据模型最大主应力点的极值条件,建立了冻融损伤岩石的强度准则,... 强度准则在理论研究和工程应用等方面都具有重要意义。将损伤力学和细观统计方法相结合,考虑岩石缺陷的随机性,建立了冻融岩石的损伤本构模型,并推导出模型参数的表达式;根据模型最大主应力点的极值条件,建立了冻融损伤岩石的强度准则,并通过实验结果验证其合理性。研究表明:文中所建立的冻融损伤岩石强度准则能够表征不同冻融循环次数下的极限应力状态,反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征;模型参数的理论表达式可反映冻融损伤与岩石变形破坏的一般变化规律,增强了模型的普适性,可为寒区岩土工程材料和结构强度研究提供理论基础。 展开更多

关键词 冻融损伤 本构模型 模型参数 强度准则

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冻融岩石损伤劣化及力学特性试验研究 被引量：66

11

作者 张慧梅 杨更社 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1756-1762,共7页

采用实验研究与损伤力学理论分析相结合的研究方法,对砂岩和页岩进行开放饱水状态下的冻融循环试验,并对经历不同冻融次数后的岩样进行单向受力状态下的力学特性试验;分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的强度与变形特性、应... 采用实验研究与损伤力学理论分析相结合的研究方法,对砂岩和页岩进行开放饱水状态下的冻融循环试验,并对经历不同冻融次数后的岩样进行单向受力状态下的力学特性试验;分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的强度与变形特性、应力-应变曲线及损伤扩展力学特性随冻融循环次数的变化规律,并对两种岩石冻融损伤的同一性和差异性进行比较。研究表明:砂岩的冻融损伤劣化模式主要为剥落模式和断裂模式,最终由于冻融损伤而崩解;而页岩为裂纹模式,冻融耐久性相对较强。随着冻融循环次数的增加,两种岩石的弹性模量及强度减小,应力-应变曲线压缩性增大,弹性增长段减小;砂岩表现出延性增强,脆性减弱的特征,而页岩在冻融循环达到一定次数后其力学性质趋于稳定。相比而言,砂岩对冻融循环反映更敏感,压密段更明显,塑性更强。岩石初始细观结构的不同经过损伤的非线性演化,表现出终态宏观特性的差异。 展开更多

关键词 冻融循环 试验研究 损伤 力学特性

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考虑残余强度影响的岩石损伤本构模型 被引量：6

12

作者 张慧梅 刘小宁 +4 位作者 彭川 杨更社 叶万军 申艳军 刘慧 《力学与实践》 北大核心 2018年第1期51-55,共5页

基于岩石微元强度服从Weibull分布规律,引入损伤变量修正因子,建立了考虑残余强度影响的岩石损伤本构模型.运用多元函数求极值的方法,推导了含修正系数的模型参数m和F0的理论表达式;对模型修正因子的选取进行了讨论分析.结果表明:本文... 基于岩石微元强度服从Weibull分布规律,引入损伤变量修正因子,建立了考虑残余强度影响的岩石损伤本构模型.运用多元函数求极值的方法,推导了含修正系数的模型参数m和F0的理论表达式;对模型修正因子的选取进行了讨论分析.结果表明:本文修正模型的实质是增加了一个含有修正系数的线性项;修正系数δ主要反映岩石的残余强度特征,选取合适的δ值可以提高修正后本构模型的准确性. 展开更多

关键词 损伤 残余强度 本构模型 模型参数 修正因子

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顺层边坡岩体结构稳定性位移判据的研究 被引量：6

13

作者 张慧梅 李云鹏 杨治林 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2004年第4期430-433,437,共5页

针对顺层岩质边坡,概括出实际边坡工程中常见的几种破坏形式,以其地质背景及力学作用机制为依据,抽象出了不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用梁板屈曲理论,讨论了岩梁变形的前屈曲状态和后屈曲状态的分叉特性,建立了岩层结构发... 针对顺层岩质边坡,概括出实际边坡工程中常见的几种破坏形式,以其地质背景及力学作用机制为依据,抽象出了不同约束条件下岩梁结构简化分析模型。利用梁板屈曲理论,讨论了岩梁变形的前屈曲状态和后屈曲状态的分叉特性,建立了岩层结构发生灾变的判据。利用文中理论方法及所建立的位移判据,并结合工程现场有效的量测手段,可方便、有效的判定岩质顺层边坡的稳定性。 展开更多

关键词 顺层边坡 岩体结构 后屈曲 位移判据 稳定性 岩梁结构

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不同倾角节理岩体损伤模型及力学特性 被引量：7

14

作者 张慧梅 陈敏 +2 位作者 孟祥振 慕娜娜 刘慧 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期801-808,共8页

为全面反映岩体结构特性、赋存环境及荷载效应对岩体损伤及变形破坏特征的影响,本文充分考虑岩体的非均匀性和各向异性,基于D-P准则,建立节理岩体多因子耦合损伤模型,推导模型参数的理论表达式。研究表明:损伤演化途径对应着岩体结构变... 为全面反映岩体结构特性、赋存环境及荷载效应对岩体损伤及变形破坏特征的影响,本文充分考虑岩体的非均匀性和各向异性,基于D-P准则,建立节理岩体多因子耦合损伤模型,推导模型参数的理论表达式。研究表明:损伤演化途径对应着岩体结构变化所诱发的力学性状与行为的演变;岩体总损伤值随着节理倾角的增加呈先增后减的变化态势,60°倾角时损伤值达到最大。随节理倾角的增加,岩体的强度、弹性模量及模型参数均呈先减后增开口向上的U型变化趋势,60°节理倾角时相应值最小;随围压的升高,节理岩体的强度、弹性模量、模型参数F_(0)总体呈增大趋势,而参数m不断减小。损伤扩展及模型参数的变化规律所预测的岩体力学行为与试验结果相一致,本构模型理论曲线与试验曲线也取得了较好的一致性。 展开更多

关键词 节理岩体 节理倾角 本构模型 模型参数 损伤 力学行为 变形特征 强度特性

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岩石冻融循环及抗拉特性试验研究 被引量：22

15

作者 张慧梅 杨更社 《西安科技大学学报》 CAS 2012年第6期691-695,共5页

通过开放饱水状态下的冻融循环试验研究了红砂岩和页岩2种岩石的冻融损伤劣化及破坏行为,将经历不同冻融次数后的岩样进行抗拉试验,分析了冻融循环作用对岩石损伤及抗拉特性的影响。研究表明:由于岩性及初始损伤状态不同,红砂岩的冻融... 通过开放饱水状态下的冻融循环试验研究了红砂岩和页岩2种岩石的冻融损伤劣化及破坏行为,将经历不同冻融次数后的岩样进行抗拉试验,分析了冻融循环作用对岩石损伤及抗拉特性的影响。研究表明:由于岩性及初始损伤状态不同,红砂岩的冻融损伤劣化模式为剥落模式和断裂模式,而页岩为裂纹模式;岩石抗拉压特性的冻融效应具有相同的规律性,2种岩石的劈裂抗拉强度均随冻融循环次数的增大而减小,但其抗拉特性对冻融循环反映更敏感,损伤劣化更显著;红砂岩受冻融循环次数影响引起的损伤较页岩大;寒区岩体工程稳定性评价中必须考虑应力状态对岩石冻融损伤的影响。 展开更多

关键词 岩石 冻融循环 损伤劣化 抗拉特性

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冻融岩石CT图像处理及细观特征分析 被引量：9

16

作者 张慧梅 袁超 +2 位作者 慕娜娜 张婵 路亚妮 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第2期219-226,共8页

针对寒区煤矿巷道工程出现的冻融灾害问题,以冻融煤矿砂岩CT图像为研究对象,采用中值滤波和直方图均衡化等技术对图像进行处理。结合分形理论,研究分形维数随冻融次数的变化规律,分析冻融作用下煤矿砂岩的细观损伤演化规律。结果表明:... 针对寒区煤矿巷道工程出现的冻融灾害问题,以冻融煤矿砂岩CT图像为研究对象,采用中值滤波和直方图均衡化等技术对图像进行处理。结合分形理论,研究分形维数随冻融次数的变化规律,分析冻融作用下煤矿砂岩的细观损伤演化规律。结果表明:通过对CT图像进行中值滤波和均衡化等预处理,可以有效降低图像噪声,提高图像分辨率;随着冻融次数的增加,不同截面的CT图像分形维数均呈现降低趋势,且不同冻融次数下的分形维数曲线具有相同的波动形式;冻融损伤可分为孔隙率增加导致的有效面积损伤和孔隙空间分布变化引起的结构性损伤,两者的耦合作用共同导致岩石性能的劣化。从细观角度出发,研究冻融作用下煤矿砂岩的损伤演化规律,为分形理论在岩石损伤方面的应用提供思路。 展开更多

关键词 冻融循环 CT图像 图像处理 分形维数 损伤演化

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冻融环境下红砂岩力学特性试验及损伤分析 被引量：19

17

作者 张慧梅 杨更社 《力学与实践》 北大核心 2013年第3期57-61,共5页

将实验研究与损伤力学理论分析相结合,对红砂岩进行饱水状态下的冻融循环试验及不同冻融次数下的力学特性试验,分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的变形破坏规律及损伤扩展力学特性.研究表明:红砂岩呈现出剥落和断裂的冻融... 将实验研究与损伤力学理论分析相结合,对红砂岩进行饱水状态下的冻融循环试验及不同冻融次数下的力学特性试验,分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的变形破坏规律及损伤扩展力学特性.研究表明:红砂岩呈现出剥落和断裂的冻融损伤劣化模式;随着冻融次数的增加,岩石的强度及弹性模量急剧降低,并表现出压密性增大、弹性减弱、塑性增强的特征;岩石初始细观结构的缺陷经过损伤的非线性演化,表现出宏观力学性能的劣化. 展开更多

关键词 岩石 冻融循环 力学特性 损伤

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冻融受荷岩石唯象损伤扩展特性探讨 被引量：6

18

作者 张慧梅 杨更社 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2010年第2期300-303,共4页

针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,从细观力学机理出发,将冻融循环次数及应变和岩石的损伤变量联系起来,得到宏细观相结合的冻融受荷岩石损伤演化方程及损伤扩展本构关系;对冻融荷载作用后的岩石进行唯象损伤扩展特性分析.... 针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,从细观力学机理出发,将冻融循环次数及应变和岩石的损伤变量联系起来,得到宏细观相结合的冻融受荷岩石损伤演化方程及损伤扩展本构关系;对冻融荷载作用后的岩石进行唯象损伤扩展特性分析.研究发现:岩石的冻融损伤是一个疲劳损伤破坏过程,在寒区岩体工程设计和施工中,必须考虑冻融损伤的影响;寒区工程结构受荷岩石的岩性、初始损伤状态及力学性质的不同,造成冻融循环和荷载对损伤扩展的影响差别非常大,并表现出终态的宏观差异. 展开更多

关键词 冻融循环 受荷 岩石 损伤扩展

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真三轴应力状态下岩石损伤本构模型 被引量：12

19

作者 张慧梅 谢祥妙 +1 位作者 张蒙军 杨更社 《力学与实践》 北大核心 2015年第1期75-78,共4页

从岩石微元破坏服从Weibull随机分布的特点出发,建立了真三轴应力状态下岩石损伤软化统计本构关系;根据应力应变关系的几何条件,建立了本构模型参数与岩石变形过程中应力应变曲线特征参量的理论关系,从而增强了模型的适应性;最后通过试... 从岩石微元破坏服从Weibull随机分布的特点出发,建立了真三轴应力状态下岩石损伤软化统计本构关系;根据应力应变关系的几何条件,建立了本构模型参数与岩石变形过程中应力应变曲线特征参量的理论关系,从而增强了模型的适应性;最后通过试验实测数据验证了模型的合理性. 展开更多

关键词 真三轴应力状态 Weibull随机分布 DRUCKER-PRAGER准则 本构关系

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冻融环境下岩体隧道水热耦合模型及数值分析 被引量：2

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作者 张慧梅 杨更社 刘慧 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2009年第3期305-309,共5页

针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有... 针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有限元公式。并以寒区大阪山隧道出口段k106+025处围岩为对象,在空间域内采用有限元网格划分,而在时间域内用有限差分网格划分的混合解法进行有限元计算,分析温度场和水分场变化规律。模拟结果与现有研究成果和工程经验类似,可验证模型的合理性,并为寒区冻融环境下岩体工程的安全性与稳定性分析提供一定的参考。 展开更多

关键词 冻结岩体 水热耦合 理论模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料