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基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究
被引量：
1
1
作者
李庆文
徐康康
+4 位作者
高翔
潘创创
钟宇奇
聂帆帆
高森林
《采矿与岩层控制工程学报》
EI
北大核心
2024年第6期44-61,共18页
为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验...
为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验证了细观模型的可靠性,并在此基础上开展了不同加轴压卸围压蠕变应力路径下砂质泥岩细观蠕变特性及能量演化规律研究。研究结果表明:3种轴-围增卸比下砂质泥岩应力-应变曲线均表现为应变硬化特征,峰值偏应力与总裂纹数随轴-围增卸比的增大而增大;设计了3种不同加轴压卸围压细观蠕变应力路径,在相同围压及其卸载速率下,随轴-围增卸比的增大,加速蠕变失稳阶段历时快速减少,轴-径应变极值的差值逐渐增大,且同阶段的轴向稳态蠕变速率也增大;随蠕变时间的增长,放顶煤和无煤柱开采的伯格斯接触占比呈先增加而后减小,保护层开采则呈先缓降后快速减小,且在同蠕变时间时,伯格斯接触占比与线性接触占比均随轴-围增卸比的增加而增长,平行黏结接触占比随轴-围增卸比的增加而下降;在相同围压及其卸载蠕变速率下,卸荷前砂质泥岩总能量以弹性能为主,卸荷后耗散能占主导地位,弹性能耗比初始阶段随轴应变的增加而呈非线性快速增长,后在前3个蠕变阶段呈“锯齿状”缓慢下降至加速蠕变阶段起始点,而后以较大速率突增,且增长速率随轴-围增卸比的增大而逐渐减小。
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关键词
砂质泥岩
PFC^(2D)
伯格斯-平行黏结接触
加轴压卸围压
蠕变
弹性能耗比
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职称材料
锦屏二级水电站大理岩复杂加卸载应力路径力学特性研究
被引量：
17
2
作者
刘立鹏
汪小刚
+2 位作者
贾志欣
段庆伟
张磊
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第8期2287-2294,共8页
地下洞室开挖围岩经历典型径向卸载、环向加载应力路径,由此引起的岩体强度、变形特征和破坏机制也不尽相同。针对锦屏二级水电站高地应力赋存环境,对施工排水洞大理岩开展常规单轴全应变、三轴压缩、卸围压、卸围压-加载轴压等4种不同...
地下洞室开挖围岩经历典型径向卸载、环向加载应力路径,由此引起的岩体强度、变形特征和破坏机制也不尽相同。针对锦屏二级水电站高地应力赋存环境,对施工排水洞大理岩开展常规单轴全应变、三轴压缩、卸围压、卸围压-加载轴压等4种不同应力路径力学试验,得到应力-应变全过程曲线、变形破坏特征和极限储能变化规律。试验研究结果表明,(1)锦屏二级水电站大理岩破坏时轴向应变一般较小,为硬脆性材料,卸荷应力路径下该脆性特征更为明显;(2)卸围压同时加载轴压试验峰值强度对应轴向应变、环向应变及体积应变值一般高于单纯的卸围压值,而对应峰值强度则一般低于卸围压值;(3)卸荷速率较大时,变形模量越大,大理岩峰值强度越低。加载速率越大,变形模量越小,峰值强度越高。初始围压越高,变形模量值越低,峰值强度越高;(4)无侧限作用时试件主要为张拉破坏,低侧限作用时为剪切破坏为主,局部存在张拉破坏,较高侧限时,剪切面为典型X或Y型;(5)岩石试件具有极限储能值,该值受多种因素的影响。一般情况下试件破坏对应围压越高,极限储能值越高,卸载速率越大,极限储能值越小。研究结果对于岩爆孕育发生机制解释以及工程实际问题的解决均有参考价值。
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关键词
锦屏二级水电站大理岩
卸
围
压
-
加
载
轴
压
全过程试验
极限储能
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职称材料
砂质泥岩卸荷流变本构模型研究
被引量：
10
3
作者
原先凡
邓华锋
李建林
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期1733-1739,共7页
基于隧洞开挖过程中围岩应力的实际调整路径设计加轴压卸围压条件下的分级卸荷流变实验,对某水电站引水隧洞洞轴线主要穿越的砂质泥岩的卸荷流变力学特性进行研究。试验结果表明:1应力水平低于岩石破坏应力时,砂质泥岩的流变只表现出衰...
基于隧洞开挖过程中围岩应力的实际调整路径设计加轴压卸围压条件下的分级卸荷流变实验,对某水电站引水隧洞洞轴线主要穿越的砂质泥岩的卸荷流变力学特性进行研究。试验结果表明:1应力水平低于岩石破坏应力时,砂质泥岩的流变只表现出衰减流变阶段和稳态流变阶段,且随着围压的逐级卸除,应力水平逐渐超过岩石的长期强度,试样的稳态流变速率由最初接近于0的常数逐渐增大至一个大于0的常数;2应力水平高于岩石破坏应力时,砂质泥岩经过衰减流变阶段和稳态流变阶段之后进入非线性加速流变阶段直至发生破坏,通过对比发现,不同卸荷初始围压下试样发生流变破坏的总历时不同,且各试样发生非线性加速流变的启动时间也显著不同。对砂质泥岩卸荷流变试验结果分析表明,西元模型能够较好地描述应力水平低于破坏应力时砂质泥岩的流变特性,但却无法反映应力水平高于其破坏应力时的非线性加速流变特征,基于此,引入岩石非线性加速流变启动元件,通过将其与西元模型相结合建立了一个新的非线性黏弹塑性流变模型,对提出的模型进行参数辨识,并将流变模型拟合结果与试验结果进行对比,结果表明,新建立的卸荷流变本构模型能够较全面地描述砂质泥岩卸荷流变破坏的全过程,证明所建模型是正确合理的。
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关键词
砂质泥岩
加轴压卸围压
卸
荷流变
长期强度
非线性黏弹塑性流变模型
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职称材料
题名
基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究
被引量：
1
1
作者
李庆文
徐康康
高翔
潘创创
钟宇奇
聂帆帆
高森林
机构
辽宁工业大学土木建筑工程学院
重庆交通大学土木工程学院
出处
《采矿与岩层控制工程学报》
EI
北大核心
2024年第6期44-61,共18页
基金
辽宁省自然科学基金面上资助项目(2023-MS-298)
辽宁省教育厅高校基本科研面上资助项目(JYTMS20230866)
+1 种基金
辽宁省博士科研启动基金资助项目(2019-BS-120)
辽宁省自然科学基金指导资助项目(20180550297)。
文摘
为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验证了细观模型的可靠性,并在此基础上开展了不同加轴压卸围压蠕变应力路径下砂质泥岩细观蠕变特性及能量演化规律研究。研究结果表明:3种轴-围增卸比下砂质泥岩应力-应变曲线均表现为应变硬化特征,峰值偏应力与总裂纹数随轴-围增卸比的增大而增大;设计了3种不同加轴压卸围压细观蠕变应力路径,在相同围压及其卸载速率下,随轴-围增卸比的增大,加速蠕变失稳阶段历时快速减少,轴-径应变极值的差值逐渐增大,且同阶段的轴向稳态蠕变速率也增大;随蠕变时间的增长,放顶煤和无煤柱开采的伯格斯接触占比呈先增加而后减小,保护层开采则呈先缓降后快速减小,且在同蠕变时间时,伯格斯接触占比与线性接触占比均随轴-围增卸比的增加而增长,平行黏结接触占比随轴-围增卸比的增加而下降;在相同围压及其卸载蠕变速率下,卸荷前砂质泥岩总能量以弹性能为主,卸荷后耗散能占主导地位,弹性能耗比初始阶段随轴应变的增加而呈非线性快速增长,后在前3个蠕变阶段呈“锯齿状”缓慢下降至加速蠕变阶段起始点,而后以较大速率突增,且增长速率随轴-围增卸比的增大而逐渐减小。
关键词
砂质泥岩
PFC^(2D)
伯格斯-平行黏结接触
加轴压卸围压
蠕变
弹性能耗比
Keywords
sandy mudstone
PFC2D
Burgers-parallel bond hybrid contact model
axial stress loading and confining pressure unloading creep
elastic energy consumption ratio
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
锦屏二级水电站大理岩复杂加卸载应力路径力学特性研究
被引量：
17
2
作者
刘立鹏
汪小刚
贾志欣
段庆伟
张磊
机构
中国水利水电科学研究院岩土工程研究所
北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第8期2287-2294,共8页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)资助(No.2011CB013502)
国家自然科学基金资助(No.51179210
+1 种基金
No.51179210)
中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室自主研究课题资助项目(No.2013ZY05)
文摘
地下洞室开挖围岩经历典型径向卸载、环向加载应力路径,由此引起的岩体强度、变形特征和破坏机制也不尽相同。针对锦屏二级水电站高地应力赋存环境,对施工排水洞大理岩开展常规单轴全应变、三轴压缩、卸围压、卸围压-加载轴压等4种不同应力路径力学试验,得到应力-应变全过程曲线、变形破坏特征和极限储能变化规律。试验研究结果表明,(1)锦屏二级水电站大理岩破坏时轴向应变一般较小,为硬脆性材料,卸荷应力路径下该脆性特征更为明显;(2)卸围压同时加载轴压试验峰值强度对应轴向应变、环向应变及体积应变值一般高于单纯的卸围压值,而对应峰值强度则一般低于卸围压值;(3)卸荷速率较大时,变形模量越大,大理岩峰值强度越低。加载速率越大,变形模量越小,峰值强度越高。初始围压越高,变形模量值越低,峰值强度越高;(4)无侧限作用时试件主要为张拉破坏,低侧限作用时为剪切破坏为主,局部存在张拉破坏,较高侧限时,剪切面为典型X或Y型;(5)岩石试件具有极限储能值,该值受多种因素的影响。一般情况下试件破坏对应围压越高,极限储能值越高,卸载速率越大,极限储能值越小。研究结果对于岩爆孕育发生机制解释以及工程实际问题的解决均有参考价值。
关键词
锦屏二级水电站大理岩
卸
围
压
-
加
载
轴
压
全过程试验
极限储能
Keywords
Jinping II hydropower station marble
unloading confining-loading axial pressure full test
limited energy storage
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
砂质泥岩卸荷流变本构模型研究
被引量：
10
3
作者
原先凡
邓华锋
李建林
机构
中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室
中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第9期1733-1739,共7页
基金
中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放研究基金项目(IWHR-SKL-201316)
湖北省高等学校青年教师深入企业行动计划项目(XD2014035)
文摘
基于隧洞开挖过程中围岩应力的实际调整路径设计加轴压卸围压条件下的分级卸荷流变实验,对某水电站引水隧洞洞轴线主要穿越的砂质泥岩的卸荷流变力学特性进行研究。试验结果表明:1应力水平低于岩石破坏应力时,砂质泥岩的流变只表现出衰减流变阶段和稳态流变阶段,且随着围压的逐级卸除,应力水平逐渐超过岩石的长期强度,试样的稳态流变速率由最初接近于0的常数逐渐增大至一个大于0的常数;2应力水平高于岩石破坏应力时,砂质泥岩经过衰减流变阶段和稳态流变阶段之后进入非线性加速流变阶段直至发生破坏,通过对比发现,不同卸荷初始围压下试样发生流变破坏的总历时不同,且各试样发生非线性加速流变的启动时间也显著不同。对砂质泥岩卸荷流变试验结果分析表明,西元模型能够较好地描述应力水平低于破坏应力时砂质泥岩的流变特性,但却无法反映应力水平高于其破坏应力时的非线性加速流变特征,基于此,引入岩石非线性加速流变启动元件,通过将其与西元模型相结合建立了一个新的非线性黏弹塑性流变模型,对提出的模型进行参数辨识,并将流变模型拟合结果与试验结果进行对比,结果表明,新建立的卸荷流变本构模型能够较全面地描述砂质泥岩卸荷流变破坏的全过程,证明所建模型是正确合理的。
关键词
砂质泥岩
加轴压卸围压
卸
荷流变
长期强度
非线性黏弹塑性流变模型
Keywords
sandy mudstone
unloading confining pressure with axial compression
unloading rheology
long-term strength
nonlinear visco-elastoplastic rheological model
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究
李庆文
徐康康
高翔
潘创创
钟宇奇
聂帆帆
高森林
《采矿与岩层控制工程学报》
EI
北大核心
2024
1
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职称材料
2
锦屏二级水电站大理岩复杂加卸载应力路径力学特性研究
刘立鹏
汪小刚
贾志欣
段庆伟
张磊
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
17
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职称材料
3
砂质泥岩卸荷流变本构模型研究
原先凡
邓华锋
李建林
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
10
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职称材料
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