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冲击荷载下复合地层隧道力学响应与围岩破裂机制研究
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作者 廖景 李萧翰 +2 位作者 朱哲明 李晓军 袁泉 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期85-97,共13页
为减少动载荷作用下的隧道裂损,解决软硬复合地层中隧道力学响应复杂与裂纹扩展规律尚不明确的问题,利用含圆形孔洞的软硬岩组合隧道模型试样,进行霍普金森压杆(SHPB)冲击试验,结合基于数字图像相关技术的动态变形测试系统进行试验,获... 为减少动载荷作用下的隧道裂损,解决软硬复合地层中隧道力学响应复杂与裂纹扩展规律尚不明确的问题,利用含圆形孔洞的软硬岩组合隧道模型试样,进行霍普金森压杆(SHPB)冲击试验,结合基于数字图像相关技术的动态变形测试系统进行试验,获得不同软-硬岩界面角度(软-硬岩交界面与应力波入射方向夹角)下隧道周边应变演化进程,以及隧道围岩起裂、裂纹发展规律和破坏特征。研究结果表明:1)随着软-硬岩界面角度的增加,试样动态抗压强度呈现出“先增加、后减小、再增大”的变化趋势,软-硬岩界面角度为60°时试样动态抗压强度最低。2)软-硬岩界面角度对隧道围岩破裂具有较大影响,不同角度下隧道围岩出现4种类型的裂纹,①沿软-硬岩界面扩展的裂纹;②起源于隧道左侧帮、沿应力波传播方向扩展的裂纹;③起源于隧道底板、沿应力波传播方向扩展的裂纹;④与软-硬岩界面裂纹搭接、沿应力波传播方向扩展的裂纹。3)软-硬岩界面角度不同时,宏观裂纹受到不同的拉伸、剪切作用,最终导致隧道围岩破坏。不同角度下隧道围岩均产生沿软-硬岩界面扩展的裂纹,界面处需考虑加强支护。 展开更多
关键词 冲击荷载 复合地层 隧道 动力响应 围岩破裂 裂纹扩展
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冲击荷载下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究
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作者 张宪尚 文光才 +2 位作者 朱哲明 隆清明 刘杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期396-406,共11页
为研究冲击荷载作用下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性,利用分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统及裂纹扩展测试系统,对石膏、水泥及云石胶3种充填节理的侧开三角形单边裂纹(singlecleavage triangle,简... 为研究冲击荷载作用下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性,利用分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统及裂纹扩展测试系统,对石膏、水泥及云石胶3种充填节理的侧开三角形单边裂纹(singlecleavage triangle,简称SCT)岩体试件进行动态冲击压缩试验,对比分析裂纹动态扩展过程及冲击破坏模式,并通过试验-数值法研究了Ⅰ型裂纹动态扩展过程中的应力强度因子及能量释放率的变化规律。研究表明:充填节理岩体主要有3种破坏模式,分别为预制裂纹扩展贯穿整个试件、裂纹贯穿后发生充填节理破坏、充填节理先破坏并阻滞裂纹贯穿;节理充填体的破坏与充填体强度、胶结力及应变率等相关;裂纹扩展速度自起裂处振荡增长,并在贯穿充填节理前某个位置达到最大,而应力强度因子及能量释放率在节理附近达到最大;充填节理刚度退化会抑制裂纹的扩展,并造成能量释放率的急剧增大;岩性组合差异加剧岩体试件材料属性的失配,导致应力强度因子及能量释放率随裂纹穿过节理后出现不同程度降低。 展开更多
关键词 冲击荷载 充填节理 Ⅰ型裂纹 应力强度因子 裂纹扩展速度
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脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破坏准则 被引量:14
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作者 朱哲明 汪元 +2 位作者 周章涛 李碧雄 谢和平 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期13-21,共9页
目前多裂隙材料在压缩载荷作用下的力学行为问题已成为当前断裂力学及岩石力学等学科的重要课题。选取位于同一直线上的多裂隙体,考虑裂隙(纹)表面间的摩擦力并应用复变应力函数,推出了裂纹应力强度因子的解析表达式。当只有两个裂纹或... 目前多裂隙材料在压缩载荷作用下的力学行为问题已成为当前断裂力学及岩石力学等学科的重要课题。选取位于同一直线上的多裂隙体,考虑裂隙(纹)表面间的摩擦力并应用复变应力函数,推出了裂纹应力强度因子的解析表达式。当只有两个裂纹或一个裂纹存在时,给出了准确的应力强度因子解析解。最后依据共线双裂纹模型和单裂纹模型及传统的裂纹断裂准则,建立了脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破毁准则。在一些特殊情况下,这个准则可以简化,并且其简化后的准则具有应用价值,特别是当材料不含有宏观裂纹时,这个准则就和著名的库伦-摩尔准则相一致。 展开更多
关键词 应力强度因子 断裂准则 裂纹表面摩擦力 断裂韧度 共线双裂纹
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爆炸荷载作用下缺陷岩体破坏特征的数值模拟研究 被引量:4
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作者 朱哲明 王超 +2 位作者 王蒙 李元鑫 李永乾 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期1-8,共8页
为了研究爆炸荷载下含缺陷岩体的破坏规律,根据已有的实验结果建立了在爆炸荷载下含缺陷岩体的漏斗爆破模型,所考虑的缺陷包括孔洞、孔隙和微小的张开型节理。缺陷是随机分布的,且对于缺陷内部考虑了两种情况,一种是含水的,另一种是空... 为了研究爆炸荷载下含缺陷岩体的破坏规律,根据已有的实验结果建立了在爆炸荷载下含缺陷岩体的漏斗爆破模型,所考虑的缺陷包括孔洞、孔隙和微小的张开型节理。缺陷是随机分布的,且对于缺陷内部考虑了两种情况,一种是含水的,另一种是空的。依据已有花岗岩的实验结果,通过拟合得到了其冲击状态方程,并将其应用于炸药附近的花岗岩,而对于远离炸药的花岗岩,采用了线性状态方程。根据实验结果,将花岗岩的动态强度设计成随应变率变化的变量。模拟结果表明,在爆破荷载下,湿润的岩体比其相应干燥岩体的动态强度低;在应力波作用下缺陷密度越大,其岩体的破坏范围越小;最后,讨论了巷道附近的爆破过程对巷道稳定性的影响。 展开更多
关键词 缺陷 动态数值模拟 爆炸载荷 裂纹
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裂纹表面承受均布载荷时的应力强度因子及裂纹张开位移的边界配位法 被引量:7
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作者 朱哲明 谢和平 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第2期182-188,共7页
本文针对裂纹表面承受载荷时的应力条件,提出了新的应力函数,对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用。并利用边界配位法,计算了裂纹表面承受均布载荷时的方型板内中心裂纹的应力强度因... 本文针对裂纹表面承受载荷时的应力条件,提出了新的应力函数,对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用。并利用边界配位法,计算了裂纹表面承受均布载荷时的方型板内中心裂纹的应力强度因子(SIF)及裂纹的张开位移(COD)。 展开更多
关键词 边界配位法 应力强度因子 裂纹张开位移
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地壳上部岩体中水平应力的估算方法
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作者 朱哲明 刘江慧 +1 位作者 徐文涛 邓建辉 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1-6,共6页
地壳上部岩体的垂直应力一般可用其上覆岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。岩体的断裂韧度是一个常数,如果裂隙岩体是稳定的,水平应力必须在一定的范围内,如果水平应力超过了这一范围,岩体内的裂隙可能会发生扩... 地壳上部岩体的垂直应力一般可用其上覆岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。岩体的断裂韧度是一个常数,如果裂隙岩体是稳定的,水平应力必须在一定的范围内,如果水平应力超过了这一范围,岩体内的裂隙可能会发生扩展、破坏,并可能导致地震的发生,因此从裂隙岩体稳定的条件出发,可以估算出水平应力的范围。利用一共线双裂纹模型建立了裂纹稳定的应力条件,并对该应力条件的有效性进行了实验验证,实验结果表明该应力条件是有效的;然后利用该应力条件来估算水平应力的范围,其结果符合现场的测试结果,表明这一估算方法是有效的,可行的。并利用该理论能很好地解释为什么水平应力与垂直应力之比在浅部地壳中分布在较宽的范围内,但在深部区域内却分布在一个狭小的范围内。 展开更多
关键词 水平应力 垂直应力 裂隙 共线双裂纹
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裂隙岩石拉伸断裂破坏理论分析试探 被引量:14
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作者 任利 谢和平 +2 位作者 朱哲明 李碧勇 艾婷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期21-27,共7页
利用边界配置法对最大周向应力理论、有效应力理论进行了修正,建立了实验室尺度下拉剪裂纹的两种破坏准则,并通过相应的破坏准则建立起了岩石单轴拉伸强度与断裂韧度之间的关系,给出了量化裂隙岩石试件抗拉强度的无量纲量,分析了裂纹倾... 利用边界配置法对最大周向应力理论、有效应力理论进行了修正,建立了实验室尺度下拉剪裂纹的两种破坏准则,并通过相应的破坏准则建立起了岩石单轴拉伸强度与断裂韧度之间的关系,给出了量化裂隙岩石试件抗拉强度的无量纲量,分析了裂纹倾角、裂纹长度对裂纹尖端开裂角及裂隙岩石试件的抗拉断能力的影响。结果表明,开裂角以及裂隙岩石的抗拉断裂能力(抗拉强度)均随裂纹倾角的增大而增大;对于具有宏观裂隙的试件,开裂角及抗拉断能力随裂隙长度的增加而递减;试件的尺度对裂隙岩石的强度影响不容忽视。 展开更多
关键词 裂隙岩石 断裂准则 应力强度因子 实验室尺度 复变函数 边界配置法
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煤矿岩巷爆破掘进过程中周边眼对裂纹扩展止裂机理 被引量:15
8
作者 李盟 朱哲明 +2 位作者 肖定军 胡荣 施泽彬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1691-1699,共9页
周边眼在岩巷光面爆破中可以使巷道表面相对光滑完整,同时它对岩体内原生裂纹或爆生裂纹的扩展可能起到止裂的作用。为探究周边眼的止裂作用机理,针对爆破开挖过程中不同间距周边眼对原生裂纹扩展的止裂问题进行了实验及数值模拟研究。... 周边眼在岩巷光面爆破中可以使巷道表面相对光滑完整,同时它对岩体内原生裂纹或爆生裂纹的扩展可能起到止裂的作用。为探究周边眼的止裂作用机理,针对爆破开挖过程中不同间距周边眼对原生裂纹扩展的止裂问题进行了实验及数值模拟研究。实验采用带中心装药孔、预制裂纹(原生裂纹)及两个简化周边眼的有机玻璃圆形试件,观测原生裂纹在周边孔止裂作用下的起裂-扩展-止裂效果。采用AUTODYN软件进行了数值模拟研究,岩石采用线性状态方程(EOS),强度模型为Elastic,失效准则为最大拉应力准则(MMTS),并在扩展路径附近设置观测点,以观测这些点的应力随周边眼间距变化的规律。通过实验及数值模拟结果分析得出:(1)在两周边眼间会产生与裂纹扩展方向垂直的压应力,对裂纹扩展的确能够起到止裂作用;(2)不同的周边眼间距,在周边眼间产生的压应力不同,导致不同的止裂效果;(3)周边眼间距越小,产生的压应力越大,对裂纹扩展的止裂效果越好。 展开更多
关键词 爆炸动载荷 周边孔 应力波 裂纹扩展 止裂
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贯穿隧道的节理对隧道稳定性的影响 被引量:12
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作者 刘邦 朱哲明 +2 位作者 周磊 李盟 刘瑞峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1296-1304,共9页
隧道常贯穿节理和断层,在隧道使用过程中,这两个方面对隧道的稳定性有很大影响。将节理及断层近似为穿越隧道的裂纹,通过模型试验和数值模拟相结合方法研究其在双轴压力作用下的损伤破坏规律。试验采用砂岩制作隧道模型,模拟采用Abaqus... 隧道常贯穿节理和断层,在隧道使用过程中,这两个方面对隧道的稳定性有很大影响。将节理及断层近似为穿越隧道的裂纹,通过模型试验和数值模拟相结合方法研究其在双轴压力作用下的损伤破坏规律。试验采用砂岩制作隧道模型,模拟采用Abaqus软件进行。使用Abaqus模拟计算出隧道围岩的应力分布以及裂纹尖端的应力强度因子,与实验结果比较吻合。结果表明:(1)穿越隧道不同倾角的裂纹对隧道的整体稳定性及强度的影响不同,在裂纹尖端产生的应力集中也不同,当贯穿裂纹倾角θ=40°时,裂纹对其整体稳定性及强度的影响最大,裂纹两端的应力集中现象最为明显,KⅡ值最大,隧道剪切破坏较为严重,破坏应力峰值仅为无裂纹模型的41.77%;(2)当贯穿裂纹位于θ=0°位置时,K_Ⅱ值很小且接近于0,在竖直压力下裂纹闭合,裂纹尖端的应力集中不明显,裂纹比较稳定,隧道的破坏应力最大,为无裂纹隧道模型的91.23%,即此位置是隧道稳定性最强位置;(3)隧道在竖直应力和侧向压力下,隧道的破坏主要表现为拱肩、边墙、裂纹尖端、拱脚的压剪破坏和拱底、拱顶的拉伸破坏。 展开更多
关键词 贯穿节理 隧道 数值模拟 应力强度因子 稳定性
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隧道周边不同位置径向裂纹对隧道围岩稳定性影响规律的研究 被引量:22
10
作者 周磊 朱哲明 刘邦 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1230-1237,共8页
在爆炸载荷作用下,隧道周边会产生大量的径向裂隙,研究在双轴压缩荷载作用下不同位置处径向单裂纹直墙拱形隧道的破坏规律,分两种情况进行研究,一种是裂纹在隧道拱肩或拱顶部位,以拱顶半圆圆心为基点的径向裂纹;另一种是裂纹在隧道底板... 在爆炸载荷作用下,隧道周边会产生大量的径向裂隙,研究在双轴压缩荷载作用下不同位置处径向单裂纹直墙拱形隧道的破坏规律,分两种情况进行研究,一种是裂纹在隧道拱肩或拱顶部位,以拱顶半圆圆心为基点的径向裂纹;另一种是裂纹在隧道底板或边墙部位,其裂纹面与隧道底板、边墙成135°夹角。采用模型试验和数值模拟方法进行研究,模型试验采用水泥砂浆制作隧道模型,数值模拟计算隧道模型裂纹尖端应力强度因子和应力云图,模拟结果与试验结果对比较吻合。结果表明:1裂隙会降低隧道整体的稳定性以及抗压强度;2当裂纹在隧道拱肩或拱顶部位时,裂纹倾角θ=45°时,隧道的稳定性最差,最容易破坏;3当裂纹在隧道底板与边墙交界处时,隧道最容易破坏,整体稳定性最差。 展开更多
关键词 隧道 应力强度因子 数值模拟 径向裂纹
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节理方位对岩石爆破的影响规律 被引量:8
11
作者 胡荣 朱哲明 +2 位作者 张晓燕 胡哲源 郑涛 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期41-44,共4页
为了研究节理对岩石爆破的影响规律,建立了含节理的圆形PMMA板的2维爆破模型,炸药PETN和护套铜壳置于圆板中心,节理与炮孔的方位是变量。对于PMMA、铜壳、PETN分别采用线性、冲击波和JWL状态方程。模拟结果表明在爆炸荷载作用下,节理与... 为了研究节理对岩石爆破的影响规律,建立了含节理的圆形PMMA板的2维爆破模型,炸药PETN和护套铜壳置于圆板中心,节理与炮孔的方位是变量。对于PMMA、铜壳、PETN分别采用线性、冲击波和JWL状态方程。模拟结果表明在爆炸荷载作用下,节理与炮孔距离对爆生裂纹的分布有很大影响,距离小时,节理靠近炮孔一侧形成拉伸破坏区,随着距离的增加,拉伸破坏区范围快速减小,节理对爆生裂纹分布的影响减小;倾斜节理总能扩展成一条主裂纹,随着角度的增加,节理靠近炮孔一侧的拉伸破坏区范围先增加,后减少,主裂纹随着拉伸破坏区减少而变长。 展开更多
关键词 节理 爆炸载荷 裂纹 数值模拟
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冲击加载下巷道内裂纹的扩展特性及破坏行为 被引量:7
12
作者 周磊 朱哲明 +1 位作者 董玉清 应鹏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期785-794,共10页
为了开展含预制裂纹的巷道模型试样在冲击载荷下的动态断裂响应实验,选用青砂岩作为模型材料制作巷道模型试样,以可调速落锤冲击实验机作为冲击加载装置进行试样的动态断裂实验,分析冲击载荷作用下的巷道内裂纹的扩展规律。采用裂纹扩... 为了开展含预制裂纹的巷道模型试样在冲击载荷下的动态断裂响应实验,选用青砂岩作为模型材料制作巷道模型试样,以可调速落锤冲击实验机作为冲击加载装置进行试样的动态断裂实验,分析冲击载荷作用下的巷道内裂纹的扩展规律。采用裂纹扩展计及应变片测试系统监测裂纹的起裂时间、扩展速度及止裂时间,并借助于AUTODYN、ABAQUS有限元数值分析软件对实验模型进行数值模拟,计算裂纹的动态起裂韧度、动态扩展韧度、动态止裂韧度等断裂参数。结果表明:巷道内裂纹在扩展路径过程中存在着明显的止裂现象;采用实验-数值方法能够较好地得出裂纹的起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度等参数。另外,对止裂现象进行了初步的分析,讨论了试样内应力反射波与透射波对止裂问题的影响。 展开更多
关键词 巷道 裂纹 起裂韧度 扩展韧度 止裂韧度 扩展速度
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马蹄形隧道拱脚裂纹对围岩稳定性的影响 被引量:7
13
作者 周磊 朱哲明 +2 位作者 刘邦 邱豪 董玉清 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期91-99,共9页
详细研究了隧道拱脚处裂纹对围岩稳定性及破坏模式的影响,裂纹分两组进行设置:一是裂纹以拱脚交界点为圆心逆时针方向分布在A(0°<α≤90°),B(90°<α≤180°)及C(180°<α≤270°)区域,且与隧道底... 详细研究了隧道拱脚处裂纹对围岩稳定性及破坏模式的影响,裂纹分两组进行设置:一是裂纹以拱脚交界点为圆心逆时针方向分布在A(0°<α≤90°),B(90°<α≤180°)及C(180°<α≤270°)区域,且与隧道底板面成夹角α;二是裂纹倾角α为127°,与隧道跨度成不同裂纹长度比β。采用物理模型试验和数值模拟对比分析拱脚裂纹的不利因素,随后选择砂岩材料制作隧道模型试件进行室内试验,得到裂纹因素对围岩强度的影响。数值模拟采用有限元程序分别计算裂纹尖端的应力强度因子与围岩损伤演化云图。通过两者对比论证可以得到如下结论:①裂纹在隧道拱脚位置处成不同倾角α时,裂纹分布区域的危害程度可依次排列为B>C>A;②裂纹倾角α在120°~135°时,裂纹对隧道整体的稳定性影响最大;③在双轴压缩载荷作用下,围岩的破坏行为主要是裂纹尖端与边墙的拉剪破坏及局部的拉伸破坏;④裂纹长度比β对围岩整体稳定性影响表征为线性反比例函数关系。 展开更多
关键词 隧道 裂纹倾角 数值模拟 拱脚裂纹 围岩
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基于SCSCC试样的岩石复合型裂纹动态扩展特征研究 被引量:11
14
作者 王蒙 朱哲明 胡荣 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期57-65,共9页
侧开单裂纹半孔板(single cleavage semi circle compression,SCSCC)试样是一种改进后的矩形板试样。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行冲击试验,完成了SCSCC试样纯Ⅰ型及Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态断裂试验,并进行数值分析,研究其扩... 侧开单裂纹半孔板(single cleavage semi circle compression,SCSCC)试样是一种改进后的矩形板试样。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行冲击试验,完成了SCSCC试样纯Ⅰ型及Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态断裂试验,并进行数值分析,研究其扩展路径及扩展过程中的止裂问题。结果表明:SCSCC试件在试验过程中,纯Ⅰ型裂纹扩展过程中尖端沿着原方向朝试件右侧移动,Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展过程中朝着试件中轴线方向(最大应力区)移动,且可以观察到止裂现象;应变片法是一种监测断裂时刻的有效方法。使用修正的最大主应力准则及引入能量释放率的拉伸断裂软化损伤(crack softening,CS)破坏准则可有效解决岩石类材料的动态破坏问题,且可以描述材料全应力-应变破坏过程。Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹SCSCC试件构型在研究岩石裂纹止裂领域具有较大优势;且SCSCC构型是一种大尺寸试样,可减小岩石非均匀性带来的影响。 展开更多
关键词 岩石复合型动态断裂扩展 SHPB试验 侧开单裂纹半孔板(SCSCC) 数值模拟 断裂损伤
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中低速冲击下Ⅰ型裂纹的动态断裂韧度研究 被引量:5
15
作者 应鹏 朱哲明 +2 位作者 周磊 董玉清 王雄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期338-345,共8页
起裂韧度和扩展韧度是分别用来判别裂纹起裂和扩展的两个重要材料参数,为了探索在中低速冲击荷载下岩石的起裂韧度和扩展韧度的测试方法,选择砂岩单裂纹半圆孔板试样以中低速落锤试验机进行了冲击,并利用裂纹扩展计和应变片测试裂纹的... 起裂韧度和扩展韧度是分别用来判别裂纹起裂和扩展的两个重要材料参数,为了探索在中低速冲击荷载下岩石的起裂韧度和扩展韧度的测试方法,选择砂岩单裂纹半圆孔板试样以中低速落锤试验机进行了冲击,并利用裂纹扩展计和应变片测试裂纹的起裂时间及裂纹扩展速度。使用AUTODYN有限差分软件,裂纹软化模型及线性状态方程建立了相应的数值计算模型,结合实验-数值法确定预制裂纹的起裂韧度和扩展韧度,结果表明:动态冲击载荷下裂纹扩展速度不是一个常数;对于隆昌青砂岩,其动态扩展韧度与裂纹扩展速度成反比关系,扩展速度越大,扩展韧度越小;材料扩展韧度不是一个独立的材料参数,而是一个与裂纹扩展速度有关的参数。 展开更多
关键词 动态裂纹扩展 数值模拟 冲击荷载 起裂韧度 扩展韧度
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裂纹方向对隧道稳定性影响规律的研究 被引量:11
16
作者 李元鑫 朱哲明 +1 位作者 刘凯 范君黎 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期189-194,共6页
采用模型试验和数值模拟方法,研究单轴压缩载荷下带裂纹直墙拱形隧道在不同的裂纹面与隧道垂直边墙之间的夹角?时围岩损伤破坏规律。试验采用水泥砂浆制作成具有不同夹角?的直墙拱形隧道模型,养护30 d后进行加载。数值模拟采用混凝土损... 采用模型试验和数值模拟方法,研究单轴压缩载荷下带裂纹直墙拱形隧道在不同的裂纹面与隧道垂直边墙之间的夹角?时围岩损伤破坏规律。试验采用水泥砂浆制作成具有不同夹角?的直墙拱形隧道模型,养护30 d后进行加载。数值模拟采用混凝土损伤塑性模型,计算出隧道周边各点的应力和裂纹尖端的应力强度因子,与模型试验结果吻合较好。结果表明,拱肩处的裂纹会降低隧道的整体稳定性及强度,在裂纹尖端及侧壁产生很大的应力集中,但随着?角度的变化,强度降低的程度有所不同;当?=60?和?=130?时,裂纹对其整体稳定性及强度的影响最大,其裂纹尖端的应力集中现象最为明显,而且破坏应力峰值仅为无裂纹模型的40.9%和41.8%。 展开更多
关键词 裂纹方向 隧道 数值模拟 应力强度因子
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主应力方向对隧道稳定性影响规律的研究 被引量:10
17
作者 李永乾 朱哲明 胡荣 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期93-98,共6页
采用模型实验方法和数值模拟方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程,归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。数值模拟方法采用最大拉应变准则,计算出隧道周边各点的相当应力,与... 采用模型实验方法和数值模拟方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程,归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。数值模拟方法采用最大拉应变准则,计算出隧道周边各点的相当应力,与模型实验结果吻合较好。结果表明,马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向,马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时,破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时,且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。 展开更多
关键词 隧道 主应力方向 模型实验 数值模拟 稳定性
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脆性岩石断裂破坏机理的边界配位法分析 被引量:9
18
作者 谢和平 朱哲明 范天佑 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期238-246,共9页
针对裂纹表面承受载荷时的应力条件,提出了新的应力函数,该应力函数对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用.并利用边界配位法,计算了在压缩载荷下,岩石内部裂纹的应力强度因子(SI... 针对裂纹表面承受载荷时的应力条件,提出了新的应力函数,该应力函数对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用.并利用边界配位法,计算了在压缩载荷下,岩石内部裂纹的应力强度因子(SIF)。 展开更多
关键词 边界配位法 裂纹表面载荷 岩石断裂 SIF
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动态加载率对巷道内裂纹扩展速度及动态起裂韧度的影响 被引量:4
19
作者 周磊 朱哲明 +2 位作者 董玉清 应鹏 王磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期129-136,共8页
在巷道的钻爆法掘进过程中,巷道围岩周围将诱发较多的径向裂隙。为了研究不同冲击载荷作用下巷道内裂纹扩展速度及起裂韧度的变化规律,采用落锤冲击试验机对裂纹巷道模型试件进行冲击加载,模型试件选用青砂岩制作;试验中,采用裂纹扩展... 在巷道的钻爆法掘进过程中,巷道围岩周围将诱发较多的径向裂隙。为了研究不同冲击载荷作用下巷道内裂纹扩展速度及起裂韧度的变化规律,采用落锤冲击试验机对裂纹巷道模型试件进行冲击加载,模型试件选用青砂岩制作;试验中,采用裂纹扩展计进行裂纹扩展速度及起裂时间的测定,对不同冲击高度下裂纹扩展速度及起裂时间进行分析;随后采用ABAQUS有限元程序结合试验-数值法计算巷道模型试样在不同动态加载率作用下的动态起裂韧度,并对起裂韧度的变化规律进行统计分析。得出如下结论:①巷道内预制裂纹的扩展速度随着动态加载高度的增加而增大,随后逐渐趋于稳定,实测裂纹扩展速度略小于0.38倍砂岩纵波波速;②巷道内预制裂纹的起裂时间,随着动态加载率的增加呈缓慢下降的趋势,降低幅度范围约为50μs;③随着动态加载率的增加,巷道内裂纹的动态起裂韧度逐渐增大,上升趋势也逐渐加大。 展开更多
关键词 巷道 裂纹 动态加载率 裂纹扩展速度 起裂韧度
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砂岩储层裂缝在水力压裂作用下扩展准则及其应用 被引量:6
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作者 谢军 朱哲明 胡荣 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期38-45,共8页
为研究不同储层裂缝方向以及井网布置下的油田合理注水压力,基于多孔介质力学及断裂力学理论建立了含共线裂缝岩体储层裂缝的扩展模型及注水压力计算模型。结合头台油田扶余储层参数探讨了储层裂缝方位、注采井方位及裂缝距注水井距离... 为研究不同储层裂缝方向以及井网布置下的油田合理注水压力,基于多孔介质力学及断裂力学理论建立了含共线裂缝岩体储层裂缝的扩展模型及注水压力计算模型。结合头台油田扶余储层参数探讨了储层裂缝方位、注采井方位及裂缝距注水井距离对注水压力的影响规律。结果表明:在给定的注采井方位下,当裂缝与最大主应力方向平行时,注水压力最小,随着裂缝与最大主应力夹角的增大,注水压力也逐渐增大,当裂缝与最小主应力方向平行时压力最大;注水压力随注采井方位及裂缝距注水井距离的增大而增大。为避免油井出现暴性水淹及提高油田采收率,针对扶余储层给出了一个合理的注水压力范围值。研究结果与实际工程测井数据较吻合,对同类油田开发具有指导意义。 展开更多
关键词 共线裂缝 水力压裂 地层压力 裂缝性油藏 应力强度因子
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