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泥岩卸荷力学行为、声发射特征及能量演化研究
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作者 张良泉 刘建锋 +1 位作者 裴建良 刘怀忠 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期47-54,共8页
为了更好地探究水利水电工程地下开挖施工时泥岩损伤演化,利用四川大学MTS 815混凝土与岩石力学试验系统开展泥岩三轴卸荷试验,试验共设置3种围压(10,20,25 MPa),采用加围压-恒围压加轴压-加轴压卸围压的方式加载,同步进行声发射数据采... 为了更好地探究水利水电工程地下开挖施工时泥岩损伤演化,利用四川大学MTS 815混凝土与岩石力学试验系统开展泥岩三轴卸荷试验,试验共设置3种围压(10,20,25 MPa),采用加围压-恒围压加轴压-加轴压卸围压的方式加载,同步进行声发射数据采集,从力学行为、声发射特征和能量演化的角度分析试验结果.结果表明:围压越高,卸载后对试样的影响越大,泥岩的体积膨胀特性更显著,试样破坏时的卸荷比更小,弹性应变能和耗散能的增速越快.随着卸荷比增大,泥岩的变形模量会先增大后减小,内摩擦角、黏聚力、剪胀角增大,弹性应变能增大,耗散能先增大后趋于稳定甚至下降.在峰值应力出现前会出现声发射振铃计数率的高值,围压的增大会延缓声发射活跃期的出现,同时声发射累计计数与能量会增加. 展开更多
关键词 泥岩 卸荷 变形模量 强度参数 发射 能量演化
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煤层倾角突变区煤与瓦斯突出模拟试验研究
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作者 唐巨鹏 黄磊 +3 位作者 潘一山 任凌冉 张昕 张众华 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1719-1730,共12页
煤层倾角突变区是深部煤炭采掘过程中极易发生煤与瓦斯突出的复杂地质条件之一。以河南平顶山某矿为研究对象,开展不同倾角突变条件下突出模拟试验研究,设置倾角突变界面,界面上侧为原煤,下侧为型煤,分别用于模拟原生煤层与构造煤层。... 煤层倾角突变区是深部煤炭采掘过程中极易发生煤与瓦斯突出的复杂地质条件之一。以河南平顶山某矿为研究对象,开展不同倾角突变条件下突出模拟试验研究,设置倾角突变界面,界面上侧为原煤,下侧为型煤,分别用于模拟原生煤层与构造煤层。定义煤层倾角突变初始角度θ_(I)、突变角度θ_(M)、突变角临界值θ_(T)、瓦斯在倾角突变区集中系数I_(θ),用以分析煤层倾角突变对突出强度造成的影响。引入单位突出强度IU表征试验过程中的突出强弱,期间利用声发射技术对突出过程中能量演化规律进行监测,并通过内置于试样中的温度传感器记录各区域温度的变化情况。研究结果表明:(1)煤层倾角突变区对突出时临界瓦斯压力及单位突出强度具有显著影响,在10°<θ_(I)≤20°、10°≤θ_(M)≤20°范围内存在煤层倾角突变临界值θ_(T),当θ_(I)与θ_(M)均大于等于θ_(T)时,易发生低指标突出;当θ_(I)或θ_(M)一定时,单位突出强度随瓦斯在倾角突变区集中系数增大而增大。(2)煤层倾角突变初始角度θ_(I)及突变角度θ_(M)与声发射能量峰值及累计声发射能量间呈负相关关系,随着θ_(I)与θ_(M)的增大,煤体达到破裂失稳所需能量逐渐降低,当所处地应力环境相同时,其在低瓦斯压力条件下即可发生突出。(3)突出孕育与激发阶段,煤体内部温度变化存在显著差异,煤层倾角突变区附近温度变化明显高于其余各区域,突出口近端区域煤体温度波动较其他区域表现出了更强的不稳定性。 展开更多
关键词 煤层倾角突变 煤与瓦斯突出 单位突出强度:发射能量 温度
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煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律研究
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作者 唐巨鹏 张众华 +3 位作者 潘一山 任凌冉 张昕 黄磊 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2988-2999,共12页
煤与瓦斯突出是威胁我国煤矿安全生产最严重的动力灾害,煤厚异常区是影响煤与瓦斯突出发生的重要因素。为揭示煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出相似模拟试验系统,以洛阳新安煤矿14151突出煤层为研究... 煤与瓦斯突出是威胁我国煤矿安全生产最严重的动力灾害,煤厚异常区是影响煤与瓦斯突出发生的重要因素。为揭示煤厚异常区对煤与瓦斯突出影响规律,利用自主研制的真三轴煤与瓦斯突出相似模拟试验系统,以洛阳新安煤矿14151突出煤层为研究对象,结合声发射(AE)监测装置,分别模拟了煤厚4、5、6、7m和煤厚变化率1、2、3、4m/dam的煤与瓦斯突出相似模拟试验,结合现场突出事故,对比分析了突出的顶板坍塌情况、临界瓦斯压力、相对突出强度、声发射特征参数等试验结果,结合煤体内部裂纹破裂扩展情况,建立了煤厚异常区与煤与瓦斯突出前兆信息关系指标。结果表明:在相同地应力条件下,煤厚异常区相对突出强度受临界瓦斯压力和煤层稳定性共同影响。相对突出强度与煤厚变化率呈二次函数关系,相对突出强度随煤厚变化率的增加呈现先增大后减小趋势,在2~3m/dam达到峰值。从AE能量角度分析,煤与瓦斯突出过程是一个由低能值的稳定态向高能值的非稳定态发展的演化过程,并提出第一临界点。煤厚相对增加1m,第一临界瓦斯压力减小11.78%、12.82%、11.37%,煤厚变化率相对增大1m/dam,第一临界瓦斯压力减小22.14%、17.54%、21.49%,表明煤层增厚,煤厚变化率增大,均会导致第一临界点越早出现,且煤厚变化率对煤层稳定性影响更为显著。根据不同阶段累计AE能量平均斜率的比值,定义了表征煤与瓦斯突出危险性弱、中、强的量化指标,为煤与瓦斯突出动力灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 煤厚异常区 发射 能量演化 前兆信息
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珊瑚骨架灰岩三轴压缩声发射特性研究 被引量:9
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作者 郑坤 孟庆山 +1 位作者 汪稔 余克服 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期205-213,220,共10页
通过对珊瑚骨架灰岩在不同围压条件下的声发射监测试验,获取珊瑚骨架灰岩三轴压缩力学特性及其声发射(AE)基本特征。研究表明,珊瑚骨架灰岩强度特性符合Mohr-Coulomb强度准则。珊瑚骨架灰岩在三轴压缩作用下的宏观破坏特征表现出较明显... 通过对珊瑚骨架灰岩在不同围压条件下的声发射监测试验,获取珊瑚骨架灰岩三轴压缩力学特性及其声发射(AE)基本特征。研究表明,珊瑚骨架灰岩强度特性符合Mohr-Coulomb强度准则。珊瑚骨架灰岩在三轴压缩作用下的宏观破坏特征表现出较明显的围压效应,即单轴压缩表现为劈裂式张拉断裂面;随着围压的增大,由两级台阶式宏观断口逐渐过渡呈现为单斜面剪切带。珊瑚骨架灰岩在三轴压缩作用下的AE时序演化规律与其应力-应变曲线特征基本吻合,等效破坏时间所对应的累计振铃计数、累计能量计数与围压之间呈良好的对数函数关系。峰前累计振铃计数、累计能量计数在长期强度σcd之前表现出稳定的平缓现象,符合岩石的线弹性变形特征,并在约90%处呈现剧增现象,即为岩石内部微裂纹快速不稳定扩展的开始。珊瑚骨架灰岩在单轴压缩作用下的峰前能量演化规律与其应力?应变曲线特征基本吻合,峰前弹性能、峰前耗散能同样在约90%处出现转折现象。 展开更多
关键词 珊瑚骨架灰岩 Mohr-Coulomb强度准则 破坏特征 发射 峰前能量
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基于声发射参数的不同级配混凝土动态劈拉试验研究 被引量:2
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作者 邹三兵 胡伟华 +1 位作者 黄仕超 彭刚 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2015年第10期111-115,共5页
对不同级配(二级配、三级配、四级配)的混凝土在不同应变速率下(10-5/s,10-4/s,10-3/s,10-2/s)下进行了劈拉试验。对混凝土劈拉强度及轴向应变进行了深入分析,并利用实时采集的声发射数据分析了大体积混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释... 对不同级配(二级配、三级配、四级配)的混凝土在不同应变速率下(10-5/s,10-4/s,10-3/s,10-2/s)下进行了劈拉试验。对混凝土劈拉强度及轴向应变进行了深入分析,并利用实时采集的声发射数据分析了大体积混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及破坏规律。结果表明:随应变速率的增加混凝土劈拉强度呈增加的趋势,混凝土级配越高劈拉强度变化的奇异性越大;混凝土劈裂抗拉破坏过程不具有典型未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段的3阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能较真实地反映混凝土劈拉破坏全过程。 展开更多
关键词 混凝土级配 应变速率 劈拉强度 发射 峰值应变 能量
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Eu^(3+)掺杂硅酸盐玻璃的变温发射光谱特性 被引量:4
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作者 王绩伟 宋宏伟 +5 位作者 夏海平 孔祥贵 彭洪尚 陈宝玖 张家骅 许武 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期491-496,共6页
研究了从 77K到 6 70K不同基质、不同掺杂浓度下硅酸盐玻璃中Eu3 + 离子在 4 88nm激光激发下的变温荧光发射特性。发现有些样品荧光发射强度先随温度升高而增强而后又随温度升高而减弱 ;而有些样品的荧光发射强度在观察温度区域内随温... 研究了从 77K到 6 70K不同基质、不同掺杂浓度下硅酸盐玻璃中Eu3 + 离子在 4 88nm激光激发下的变温荧光发射特性。发现有些样品荧光发射强度先随温度升高而增强而后又随温度升高而减弱 ;而有些样品的荧光发射强度在观察温度区域内随温度升高一直增强。本文用热激活、声子辅助吸收过程和无辐射能量传递过程造成的温度猝灭相互关系的机制解释了样品荧光发射强度随温度的变化关系 ,用同一公式拟合了这些样品的变温曲线。比较了不同激发通道的数量关系 。 展开更多
关键词 变温发射光谱特性 硅酸盐玻璃 热激活 子辅助吸收 无辐射能量传递 温度猝灭 铕掺杂 荧光发射强度
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掘进工作面煤与瓦斯突出前兆特征及综合预警研究 被引量:16
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作者 曹康 李忠辉 +3 位作者 余得胜 周明 张酉年 夏善奎 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期147-152,共6页
针对煤矿现行的煤与瓦斯突出静态预警方法预警指标单一且不连续,动态预警方法采用的临界值法容易产生误报等问题,通过分析金佳煤矿11227运输巷动力显现事件的前兆特征,提出了趋势预警方法作为声发射强度、电磁辐射强度、瓦斯浓度等指标... 针对煤矿现行的煤与瓦斯突出静态预警方法预警指标单一且不连续,动态预警方法采用的临界值法容易产生误报等问题,通过分析金佳煤矿11227运输巷动力显现事件的前兆特征,提出了趋势预警方法作为声发射强度、电磁辐射强度、瓦斯浓度等指标预警的方法,并确定了声发射强度、电磁辐射强度、瓦斯浓度各指标趋势预警相关参数的临界值。在此基础上根据声发射强度、电磁辐射强度、瓦斯浓度指标预警结果,利用层次分析法确定了各指标权重,提出了声电瓦斯综合预警准则。通过现场应用及分析,结果表明:声电瓦斯综合预警方法可对掘进工作面突出危险性进行连续实时监测预警,综合预警准确率为92.7%,漏报率为0,误报率为7.3%,预警可靠性高,对防治煤与瓦斯突出保障安全生产具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 发射强度 电磁辐射强度 瓦斯浓度
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