动静组合荷载下隧道锚固围岩累积损伤效应与支护优化

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作者 于远祥 沈鹏 +1 位作者 张永亮 王有发 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1095-1106,共12页

周期性掘进爆破致使隧道锚固围岩损伤程度逐步累积,其塑性区扩展甚至失稳,严重威胁隧道后续安全施工与运营。通过建立动静载作用下锚固围岩单元体受力模型,基于杆岩协调变形原理及爆破主频率衰减规律,研究锚固围岩在地应力、孔隙水压力... 周期性掘进爆破致使隧道锚固围岩损伤程度逐步累积,其塑性区扩展甚至失稳,严重威胁隧道后续安全施工与运营。通过建立动静载作用下锚固围岩单元体受力模型,基于杆岩协调变形原理及爆破主频率衰减规律,研究锚固围岩在地应力、孔隙水压力、锚杆支护力等静荷载及掘进爆破动荷载作用下的损伤变形机理,推导了动静载作用下锚固围岩累积损伤后的塑性区及破碎区半径计算式,分析了不同因素作用下锚固围岩变形范围的演化规律。结果表明:动静载作用下隧道锚固围岩变形范围随着孔隙水压力、爆破冲击力、周边炮孔数量、损伤变量的增大而逐步增加,随地质强度指标的增大而减小;西气东输商南4^(#)隧道K85.0~K195.7段锚固围岩扰动损伤区范围为8 m,塑性区及破碎区半径分别为5.08,3.74 m;支护优化方案实施后,隧道拱顶下沉量减少了58%,侧墙相对移近量减少了60%,围岩变形控制效果良好。该研究为隧道安全高效施工提供了可靠保障。 展开更多

关键词 隧道开挖 锚固围岩 动静组合荷载 累积损伤 支护优化

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动静组合加载下砂岩剪切力学特性试验研究

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作者 龚昌建 冯国瑞 +4 位作者 张玉江 崔炳渊 蔡文浩 崔江慧 张郑军 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期48-61,共14页

动载扰动作用是影响遗煤复采过程中围岩稳定性的重要因素,为研究不同预静载水平下动载扰动对砂岩抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、应变场及声发射等参数的影响,采用动静载多场耦合试验系统、声发射监测系统和DIC应变监测系统对砂岩进行了... 动载扰动作用是影响遗煤复采过程中围岩稳定性的重要因素,为研究不同预静载水平下动载扰动对砂岩抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、应变场及声发射等参数的影响,采用动静载多场耦合试验系统、声发射监测系统和DIC应变监测系统对砂岩进行了动静组合加载变角剪切试验。研究结果表明:在组合加载下,随着预静载水平的增大,砂岩抗剪强度和黏聚力呈先增大后减小的趋势,内摩擦角和扰动前后最大主应变差值呈先减小后增大的趋势,均在75%τ预静载水平处达到极值;在组合加载下,声发射累计能量和累计振铃计数整体上可划分为第一稳定增长期、第一突增期、平静期、第二突增期、第二稳定增长期和第三突增期6个阶段,在扰动阶段声发射信号活跃程度随着预静载水平的增大呈先减小后增大的趋势,极值出现在60%τ预静载水平处。研究成果可为动静组合加载下围岩稳定性控制提供理论参考。 展开更多

关键词 动静组合加载 变角剪切 黏聚力 内摩擦角

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动静组合加载下锚固裂隙岩体的止裂与吸能机理

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作者 韩凤岩 余东峰 +2 位作者 陈瑜 黄林冲 徐志胜 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1418-1424,共7页

为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特... 为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特性、能量耗散及破坏特征进行了研究,并从细观能量耗散角度阐述了锚杆在动荷载下对裂隙岩体的锚固机理.结果表明:裂隙岩体和锚固裂隙岩体的动态抗压强度随冲击气压的增大而增加,锚杆对裂隙岩体的锚固效应可提高动态抗压强度,减小裂隙岩体的冲击后破坏程度,锚固裂隙岩体能量吸收率变化规律趋同于完整岩体;从细观角度分析,锚杆加固使得裂隙岩体的摩擦滑移耗散能和破坏后碎块携带动能降低,整体吸收能量减少. 展开更多

关键词 动静组合加载 裂隙岩石 力学特性 锚固机理 有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合

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动静组合加载条件下煤体失稳破坏能量阈值判定方法及工程应用

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作者 王艳军 王鹏宇 +3 位作者 黄溥 秦学良 杜明浩 刘森虎 《煤炭技术》 CAS 2024年第11期66-70,共5页

以某矿7305工作面地质及开采条件为研究背景,通过研究动静组合加载条件下煤体失稳破坏过程吸收能对煤体破裂的影响规律,提出利用吸收能比率ξ表征煤体存储能量的能力,进而确定动静载作用下煤体失稳破坏能量阈值,并利用该值提出了煤体冲... 以某矿7305工作面地质及开采条件为研究背景,通过研究动静组合加载条件下煤体失稳破坏过程吸收能对煤体破裂的影响规律,提出利用吸收能比率ξ表征煤体存储能量的能力,进而确定动静载作用下煤体失稳破坏能量阈值,并利用该值提出了煤体冲击危险等级评价新方法,并在7305工作面进行工程现场验证,对比7305工作面CT反演监测结果,发现利用煤体失稳破坏能量阈值对7305工作面冲击危险区进行划分,效果较好,判定结果较为吻合。 展开更多

关键词 动静组合加载 吸收能比率 能量阈值 冲击危险区

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一维动静组合加载下灰岩力学特性及能量耗散分析

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作者 赵文环 陈剑 周泽卿 《现代矿业》 CAS 2024年第5期235-239,共5页

为改善灰岩的破岩效率及能耗,采用分离式霍普金森压杆开展围岩一维动静组合加载试验研究,分析不同应变率、轴压梯度对灰岩的动态抗压强度、能量利用率以及破坏的影响。结果表明,当轴压一定时,灰岩试样在冲击荷载条件下的动态抗压强度随... 为改善灰岩的破岩效率及能耗,采用分离式霍普金森压杆开展围岩一维动静组合加载试验研究,分析不同应变率、轴压梯度对灰岩的动态抗压强度、能量利用率以及破坏的影响。结果表明,当轴压一定时,灰岩试样在冲击荷载条件下的动态抗压强度随着应变率的增大呈线性增加趋势;相同应变率条件下,灰岩动态抗压强度随着轴压的增大而增大,但轴压超过一定的阈值之后,强度开始减小;不同轴压下灰岩的透射比率随着入射能的增加均呈现出指数减少趋势;轴压一定时,加载应变率越高,能耗密度越大,灰岩的变形越迅速,二者呈现出线性增加关系。在应变率相近的条件下,适当地增加轴压会使能耗密度明显降低,但过大轴压会加大能耗密度,因此破碎灰岩时,应考虑轴压和冲击荷载的综合作用。 展开更多

关键词 灰岩 一维动静组合 动态抗压强度 入射能 能耗密度

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薄煤层动静组合诱发冲击地压的机制 被引量：47

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作者 何江 窦林名 +2 位作者 蔡武 李振雷 丁言露 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2177-2182,共6页

理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及... 理论分析了动静组合诱发冲击地压的应力条件和能量转化过程,揭示了动静组合诱发冲击地压机制,数值计算分析了工作面应力分布特征与煤厚之间的关系,采用微震监测数据分析了卸压爆破产生的应力波传播规律,并分析研究了薄煤层动静载特征及诱发冲击地压过程。结果表明:薄煤层工作面应力集中程度较厚煤层高,峰值应力区距离煤壁较近,应力梯度较大;采动动载直接与高应力叠加,且开采导致的应力降以及单位体积煤体释放的弹性变形能远高于厚煤层,在动静组合作用下,薄煤层工作面易于达到动静组合诱发冲击地压的应力和能量条件,显著符合动静组合诱冲机制。最后基于动静载组合诱发薄煤层冲击地压的机制,探讨了薄煤层冲击地压防治原则和技术方法。 展开更多

关键词 薄煤层 冲击地压 动静组合 动载 静载

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三轴压缩岩石动静组合强度及变形特征的研究 被引量：30

7

作者 叶洲元 李夕兵 +2 位作者 周子龙 尹土兵 刘希灵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1981-1986,共6页

为研究深部地下资源开发过程中矿岩的力学行为,利用自行研制的岩石动静组合加载试验机,对细砂岩进行了两个系列的三维动静组合加载试验,即固定围压改变轴向静压和固定轴向静压改变围压的试验,并对实验数据整理分析。试验结果表明:围压... 为研究深部地下资源开发过程中矿岩的力学行为,利用自行研制的岩石动静组合加载试验机,对细砂岩进行了两个系列的三维动静组合加载试验,即固定围压改变轴向静压和固定轴向静压改变围压的试验,并对实验数据整理分析。试验结果表明:围压不变时,细砂岩动静组合强度、弹性模量随轴向静压增大先升高(弹性阶段)后降低(损伤阶段);最大应变率和平均应变率则先下降后升高,并且当轴向静压在其静态三轴抗压强度80%左右时,动静组合强度最大;轴向静压不变时,增大围压,细砂岩动静组合强度、弹性模量升高,平均应变率下降,而最大应变率的变化趋势无明显规律。 展开更多

关键词 动静组合加载 三轴压缩 SHPB

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动静组合载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究 被引量：25

8

作者 赵伏军 谢世勇 +1 位作者 潘建忠 黄寿元 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1290-1295,共6页

运用ANSYS软件对花岗岩在单一静载、动载和动静组合载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟分析。结果表明:静载破岩时岩石中的裂纹扩展范围比冲击破岩时广,形成的破碎角大;冲击载荷破岩时岩石中的裂纹扩展速度比静载时快,形成的破碎角较小... 运用ANSYS软件对花岗岩在单一静载、动载和动静组合载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟分析。结果表明:静载破岩时岩石中的裂纹扩展范围比冲击破岩时广,形成的破碎角大;冲击载荷破岩时岩石中的裂纹扩展速度比静载时快,形成的破碎角较小;动静组合载荷破岩时破碎深度和裂纹扩展面积比单一静载或动载时均大,破岩效果优于单一加载模式。在多功能岩石破碎试验装置上对花岗岩分别进行了单一静载、冲击载荷和动静组合载荷破岩试验,进一步表明动静组合载荷破岩在破碎深度、破碎体积和破岩比能方面比静力压入或单一冲击具有明显的优势,能大幅度提高破岩效果。不同的动静组合载荷存在不同的破岩比能,合理选取动静载荷的比值,可使破岩比能最小,破碎效果达到最优。 展开更多

关键词 动静组合载荷 岩石破碎 数值模拟 裂纹扩展 破岩比能

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动静组合加载条件岩爆特性及倾向性指标 被引量：29

9

作者 殷志强 李夕兵 +2 位作者 董陇军 金解放 马海峰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3249-3256,共8页

基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反... 基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反映出岩体岩爆破坏应力峰值后的能量释放特征。选取0轴压、抗压强度的20%,60%,70%和80%共5个典型轴压水平,进行不同冲击能量下的动静组合冲击实验。通过对试验结果的分析,考察动静组合加载下的岩爆特性及倾向性指标方法。研究结果表明,新指标能够较好反映岩石的岩爆倾向性。通过分析比较,进而提出动静组合加载下岩爆倾向性指标判据的初步建议。根据该建议指标可以反映出激励性岩爆的发生受静载和动载2种因素的综合作用。 展开更多

关键词 岩爆 动静组合加载 倾向指标 分离式霍布金森压杆

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动静组合循环加载试验系统研制及试验 被引量：11

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作者 文志杰 黄景 +3 位作者 蒋宇静 左宇军 朱祝武 肖鹏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2817-2827,共11页

针对地下采场围岩在冲击地压作用下失稳破坏问题,根据冲击地压诱发因素确定其力源条件,研发动静组合循环加载试验系统,该系统通过MOOG761高频响动态伺服阀控制对煤岩体实行单轴压缩、蠕变加载、动静组合加载与循环加卸载等多种应力路径... 针对地下采场围岩在冲击地压作用下失稳破坏问题,根据冲击地压诱发因素确定其力源条件,研发动静组合循环加载试验系统,该系统通过MOOG761高频响动态伺服阀控制对煤岩体实行单轴压缩、蠕变加载、动静组合加载与循环加卸载等多种应力路径加载试验,模拟工作面回采期间坚硬顶板破断、工程爆破等动力扰动影响对煤岩体损伤的过程。借助声发射系统采集煤岩体损伤过程能量特征参数,建立应力-应变曲线与声发射信号的对应关系,并对试样破坏能量演化过程进行阶段划分。研究结果表明:与常规单轴压缩试验相比,7.5 MPa静荷载水平组合强度均值较单轴压缩试验强度增加12.14%,组合强度略有增加,15.0 MPa静荷载水平组合强度均值较单轴压缩试验强度增加34.05%,组合强度增幅显著;动静组合循环加载下试样的声发射事件数随动力扰动振幅升高而呈阶段性增加,动静组合循环加载的破坏模式主要分为缓慢增长阶段、急速增长阶段,相对稳定阶段和瞬时释放共4个阶段,峰值应变随动力扰动荷载增加先减小后增加,曲线整体呈"U"型发展趋势。该试验系统能够较好地反映岩体在动静组合加载下力学特征劣化过程,可用于不同尺度煤岩体的轴向动静组合加载力学特性研究。 展开更多

关键词 动静组合加载 岩石力学 声发射特征 力学特征

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动静组合加载下岩石破坏的声发射实验 被引量：17

11

作者 王其胜 万国香 李夕兵 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期247-253,共7页

在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加... 在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加载末期,能量出现一定的回升,产生了"拐点";II型,声发射峰值能量之后,能量衰减相对I型较慢,且不出现"拐点"。分别讨论了轴向静载和动载应变率对声发射能量的影响:声发射峰值能量随轴向静载增大而减小;当轴向静载位于岩石弹性段时,峰前声发射能量随静载缓慢增大,当轴向静载超过弹性段时,峰前声发射能量随轴向静载增大而急剧增大;声发射峰值能量和峰前能量均随动载应变率增大而减小。本研究对于重新寻求动静组合加载下岩石破坏的声发射前兆规律具有理论和实践意义。 展开更多

关键词 爆炸力学 声发射 动静组合加载 峰值能量 破碎程度

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围压卸荷条件砂岩动静组合加载碎块分维特性 被引量：9

12

作者 殷志强 李夕兵 +1 位作者 马海峰 李传明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期83-88,共6页

利用带轴向静压和主动围压加载装置的分离式霍普金森压杆试验设备,研究了砂岩试样在不同轴向静载等级(0MPa^72MPa)、不同冲击能量下的动态力学特性,结合分形理论和能量原理,分析高应力试样破裂块度分布规律及其能量的相关性。试验结果表... 利用带轴向静压和主动围压加载装置的分离式霍普金森压杆试验设备,研究了砂岩试样在不同轴向静载等级(0MPa^72MPa)、不同冲击能量下的动态力学特性,结合分形理论和能量原理,分析高应力试样破裂块度分布规律及其能量的相关性。试验结果表明:在轴向静载一定的情况下,砂岩试样的动态压缩强度随冲击能量的增大而提高;试样发生临界破坏,冲击能量随轴向静载的增大出现先增加后减小,试样破坏形态由中心破裂向更为复杂的压剪破裂转变;在较高轴向静载下,碎块分维数与冲击能量之间呈现非线性递增关系,表明较小的冲击能量有助于诱发高轴向静载储能释放,提高砂岩试样破碎程度。 展开更多

关键词 动静组合加载 高应力 块度分形 能量

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动静组合载荷下卸荷岩石力学特性分析 被引量：17

13

作者 叶洲元 赵伏军 周子龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期454-459,共6页

为研究深部地下工程围岩开挖卸载后又受到动力扰动的力学行为,利用动静组合加载SHPB试验系统对砂岩试件进行静载荷加卸载后再冲击试验。试验过程中,先对岩石试件施加不同的三轴载荷,围压按2,4,6,8 MPa加载,轴向载荷加载到对应三轴静载... 为研究深部地下工程围岩开挖卸载后又受到动力扰动的力学行为,利用动静组合加载SHPB试验系统对砂岩试件进行静载荷加卸载后再冲击试验。试验过程中,先对岩石试件施加不同的三轴载荷,围压按2,4,6,8 MPa加载,轴向载荷加载到对应三轴静载抗压强度的95%左右,再分别卸载至对应三轴静载抗压强度的20%,30%,60%,70%,80%和90%,然后沿轴向进行同一幅值的冲击载荷试验。试验结果表明:当岩石加卸载到对应三轴静载抗压强度的90%左右,岩石均匀化假设不太适用;动静组合载荷下岩石试件抗压强度随围压增大而增大,当围压不变时,随轴向静压增大出现先增大后减小的趋势;岩石破坏吸收的冲击能随轴向静压的增大逐渐减少,随围压增大而增加。 展开更多

关键词 动静组合载荷 卸载 冲击能

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动静组合作用下刀具破岩机制数值分析 被引量：5

14

作者 廖志毅 梁正召 +1 位作者 唐春安 杨岳峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2682-2689,2698,共9页

基于细观损伤有限元方法,模拟分析了刀具在单一动载、动静联合荷载、静态围压条件下动静联合荷载3种情况下岩体破碎的全过程。模型采用黏弹性人工边界剔除了边界应力波反射对模拟结果准确性的影响。数值模拟结果表明:在弹性情况下,静压... 基于细观损伤有限元方法,模拟分析了刀具在单一动载、动静联合荷载、静态围压条件下动静联合荷载3种情况下岩体破碎的全过程。模型采用黏弹性人工边界剔除了边界应力波反射对模拟结果准确性的影响。数值模拟结果表明:在弹性情况下,静压的存在对岩体内部最小主应力值影响不大,却显著提高了材料内部最大主应力水平,增大了剪应力的大小,导致剪切破坏可能性增加;当有围压存在时,岩体内部受拉区域减少,岩体强度有所提高。单一动载和动静联合荷载破岩时,岩体内部除刀头附近呈现少量压破坏外,破坏均以拉破坏为主;而围压条件下,岩体破碎面积相对减小,裂纹在围压的作用下向两侧自由面延伸,岩体内部破坏形式则趋于多样化,压破坏比重明显增大,整体表现为拉压复合作用。模拟结果还表明,刀头侵入量主要受动载力大小影响,在相同幅值增量下,动载力增加导致的刀头侵入量远大于静压增加所导致的侵入量。相对单一动载和静压作用下的岩石破碎机制来说,动静组合加载破岩的研究还需更为深入的探讨。研究结果可望对岩体破坏机制以及地下工程作业等实际应用提供一定的参考。 展开更多

关键词 岩石力学 破岩 动静组合荷载

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砂型3D打印类煤试样动静组合加载力学特性 被引量：8

15

作者 蒋力帅 吴星宇 +2 位作者 王庆伟 冯昊 吴秋红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1196-1207,共12页

深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制... 深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似。基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究。结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著。揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律。 展开更多

关键词 砂型3D打印 动静组合加载 动态力学特性 破坏特征 类煤试样

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动静组合载荷作用下岩石破碎损伤断裂力学分析 被引量：7

16

作者 谢世勇 卢花 赵伏军 《金属矿山》 CAS 北大核心 2008年第11期20-24,共5页

分析了动静组合载荷破岩的载荷-侵深特征曲线,确定组合载荷合理的加载点是在岩石已发生体积破碎、岩屑已崩出、压实体又得到充分压实之后。对岩石在动静组合载荷作用下破碎进行了损伤断裂力学分析,得到在一定范围内加大静压力和冲击力... 分析了动静组合载荷破岩的载荷-侵深特征曲线,确定组合载荷合理的加载点是在岩石已发生体积破碎、岩屑已崩出、压实体又得到充分压实之后。对岩石在动静组合载荷作用下破碎进行了损伤断裂力学分析,得到在一定范围内加大静压力和冲击力可以使破碎坑体积很快增加,从而提高破岩效率;在预加静载荷使岩石发生体积破碎之后再施加冲击载荷,此时岩石破碎效果最好的结论。 展开更多

关键词 动静组合载荷 岩石碰碎 损伤断裂力学

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基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望 被引量：74

17

作者 李夕兵 宫凤强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期846-866,共21页

深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情... 深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保真取芯的三维动静组合加载岩石力学试验。 展开更多

关键词 岩石力学 深部开采 动静组合加载 真三轴 高应力 卸载 扰动 岩爆

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三维动静组合加载下石灰岩力学特性研究 被引量：7

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作者 余永强 余雳伟 +2 位作者 范利丹 徐峰 周桂杰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第11期84-91,共8页

深部岩体处于“三高一扰动”的复杂环境中,为研究巷道掘进过程中冲击荷载对巷道围岩的影响,以石灰岩为研究对象,通过河南理工大学改进的SHPB动静组合加载试验装置,开展三维动静组合加载下的石灰岩力学特性研究。选取典型的轴压梯度(8、1... 深部岩体处于“三高一扰动”的复杂环境中,为研究巷道掘进过程中冲击荷载对巷道围岩的影响,以石灰岩为研究对象,通过河南理工大学改进的SHPB动静组合加载试验装置,开展三维动静组合加载下的石灰岩力学特性研究。选取典型的轴压梯度(8、15、16、17 MPa)和围压梯度(1、2、3、5、7 MPa),开展冲击气压梯度(0.5、0.6、0.8、1.0 MPa)的三维组合加载试验。研究表明:在三维动静组合加载下,石灰岩峰值应变增大,吸收能也随之增大,峰值达到87.7 W/J时,约为入射能的60%,试件破碎程度最为明显,呈现实验室“岩爆”趋势;反射能、透射能、吸收能随入射能的增加呈线性增长,反射能、透射能、吸收能、入射能和单位体积吸收能随平均应变率的增加呈二次函数增长。此外,在轴压、围压不变时,随冲击气压的增加,应力—应变曲线分为4个阶段,在达到应变峰值时,出现回弹现象,即试件的变形达到峰值应变后应变又开始减小;围压与气压保持不变,轴压变化时试件应力—应变曲线的变化规律与轴压、围压不变时冲击气压的应力—应变曲线的变化规律基本吻合;不同围压下岩石的破坏形态主要为拉伸破坏和压剪破坏。 展开更多

关键词 三维动静组合 力学特性 能量耗散 应力—应变

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动静组合加载下花岗岩的力学性能 被引量：2

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作者 万国香 王其胜 李夕兵 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期630-634,共5页

在霍普金森试验系统上进行了花岗岩动静组合加载试验,获得了花岗岩在动静组合加载下的力学性能。试验结果表明:当动载不变,改变静载大小,在弹性范围内,花岗岩强度随着静载增大而增大;当静载超过弹性极限时,花岗岩强度迅速降低;在其破坏... 在霍普金森试验系统上进行了花岗岩动静组合加载试验,获得了花岗岩在动静组合加载下的力学性能。试验结果表明:当动载不变,改变静载大小,在弹性范围内,花岗岩强度随着静载增大而增大;当静载超过弹性极限时,花岗岩强度迅速降低;在其破坏过程中对冲击能量的吸收随静载增大而减小;变形模量呈现明显的两段特征。当静载不变,改变动载大小,花岗岩的强度随动载增大而增大;变形模量先随动载增大而增大,而后又突然变小,并不出现两段特征;在其破坏过程中对冲击能量的吸收随动载应变率的增大而逐渐增大。所得结果为岩爆、深部破岩等研究提供实验依据。 展开更多

关键词 动静组合加载 SHPB冲击系统 力学性能 强度 能量吸收

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动静组合加载下砂岩破坏机制及裂纹密度试验研究 被引量：15

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作者 王伟 梁渲钰 +3 位作者 张明涛 贾泽钰 张思怡 王奇智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2647-2658,共12页

为探讨砂岩在动静组合加载条件下的破坏特征及损伤规律,采用三维动静组合分离式Hopkinson压杆测试系统对砂岩试样进行了多组动静组合、不同加载速率条件下的冲击试验,利用CT扫描与数字岩芯技术得到了砂岩试样内部不同截面的破坏图和损... 为探讨砂岩在动静组合加载条件下的破坏特征及损伤规律,采用三维动静组合分离式Hopkinson压杆测试系统对砂岩试样进行了多组动静组合、不同加载速率条件下的冲击试验,利用CT扫描与数字岩芯技术得到了砂岩试样内部不同截面的破坏图和损伤后试样内部的三维重构图及裂纹密度,研究了砂岩在不同受力情况下的破坏形式和破坏机制,并对轴压、围压及应变率对砂岩裂纹密度的影响规律进行了探究。试验结果表明:常规动态冲击作用下,砂岩的动态破坏形式为典型的拉伸劈裂破坏;一维动静组合加载下,砂岩的动态破坏形式为典型的压剪破坏,内部呈现出共轭双曲线形的压剪面;三维动静组合加载下,砂岩的动态破坏形式同样表现为压剪破坏,但内部破坏面为圆台(锥)形,并对不同加载条件下砂岩的动态破坏机制进行了分析。在不同加载状态下砂岩的裂纹密度随应变率的增加均呈递增趋势,轴压、围压的施加限制了裂纹的产生和增长速率,围压相对于轴压对裂纹产生和扩展的限制程度更大,并从砂岩的抗压强度和裂纹产生的补偿空间角度对其进行了解释;利用轴压、围压模拟地应力,分析了地下0、200、400、600 m处应变率对砂岩裂纹密度的影响规律,并对其进行了定量分析,若要产生同样效果的裂纹密度,地下600 m处的砂岩所需应变率大约是无地应力状态下的3.4倍。从裂纹密度角度构建了不同加载状态下损伤变量和应变率之间的量化关系式,该研究结果可为无临空面爆破开采过程中不同爆炸应力波与岩石内部裂纹开展程度的量化问题提供了参考。 展开更多

关键词 砂岩 动静组合加载 CT扫描 破坏机制 应变率 裂纹密度

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