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离散元条件下岩石细观力学特征与声发射定量表征
1
作者
袁安营
李唐
+3 位作者
黄昊
倪廉钦
田鑫
徐超凡
《煤炭工程》
北大核心
2025年第4期145-153,共9页
为揭示深部岩体破坏的细观力学本质,获取岩石破坏的前兆信息,以力链研究为主线,以非连续介质离散元理论为依据,采用PFC数值模拟方法,开展了岩石细观力学特征与声发射定量表征研究。结果表明:颗粒物质间配位数变化表明了颗粒之间粘结数...
为揭示深部岩体破坏的细观力学本质,获取岩石破坏的前兆信息,以力链研究为主线,以非连续介质离散元理论为依据,采用PFC数值模拟方法,开展了岩石细观力学特征与声发射定量表征研究。结果表明:颗粒物质间配位数变化表明了颗粒之间粘结数量的变化,进而表征了微裂纹的发育情况,且颗粒配位数与裂纹发育整体呈负相关;岩石加载过程中,“强力链带”形成于宏观破坏面附近,其延伸方向逐渐向宏观破坏面方向偏转,最终与宏观破坏面方向一致;改进了声发射模拟研究方法,将声发射演化过程划分为5个阶段,探明了声发射空间分布特征,声发射事件主要集中在岩石宏观破坏面附近,定量表征了声发射强度,在岩石峰值前存在声发射短时沉寂期,将该特征定义为岩石破坏的“临界前兆信息”。
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关键词
颗粒物质
微裂纹发育
力链演化
声发射
前兆信息
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职称材料
正应力和含水率对花岗岩断层泥摩擦特性和声发射特征的影响
2
作者
邵康
刘金锋
+1 位作者
谢彬
朱民杰
《地震地质》
CSCD
北大核心
2024年第6期1332-1356,共25页
正应力和含水率的扰动可能诱发断层不稳定滑动。文中对采自新丰江水库附近断裂带的花岗岩样品开展了速率阶跃(1~100μm/s)和滑动-保持-滑动(10~3 000s)摩擦实验,且全程进行了声发射观测,研究了不同有效正应力(0.5~20MPa)和含水率(0%~25%...
正应力和含水率的扰动可能诱发断层不稳定滑动。文中对采自新丰江水库附近断裂带的花岗岩样品开展了速率阶跃(1~100μm/s)和滑动-保持-滑动(10~3 000s)摩擦实验,且全程进行了声发射观测,研究了不同有效正应力(0.5~20MPa)和含水率(0%~25%)对花岗岩断层泥摩擦特性的影响。实验结果表明,花岗岩断层泥随有效正应力增大由速率弱化(5MPa以下)向速率强化转变,应力降减小;随着含水率升高,速率强化程度减弱,当含水率为25%时出现速率弱化行为,应力降增大。速率弱化样品的声发射数据以拉张微裂纹发育为主,显微结构中出现大角度张性断裂带,推测可能是水的化学弱化作用导致。实验结果可能对理解新丰江水库诱发地震提供新的认识:低有效正应力下的速率弱化行为可能致使水库诱发地震,而高含水率下的微弱速率弱化行为有利于慢滑移地震事件的产生。
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关键词
花岗岩断层泥
速率弱化
摩擦愈合
声发射
微裂纹发育
水库诱发地震
慢滑移
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职称材料
单轴压缩作用下岩石脆性破裂机制的声发射识别
被引量：
4
3
作者
范财源
孟范宝
刘金锋
《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期14-24,共11页
监测和识别岩石变形过程的微破裂发育,有助于理解其脆性破裂机制以及预防工程灾害。基于声发射监测技术,对比分析了砂岩和花岗岩的单轴压缩破裂过程。基于声发射RA-AF裂纹分类准则,提出了裂纹分类参数累计曲线法,依据累计曲线斜率k值变...
监测和识别岩石变形过程的微破裂发育,有助于理解其脆性破裂机制以及预防工程灾害。基于声发射监测技术,对比分析了砂岩和花岗岩的单轴压缩破裂过程。基于声发射RA-AF裂纹分类准则,提出了裂纹分类参数累计曲线法,依据累计曲线斜率k值变化(-1~1)可推断出岩石破裂过程中张拉裂纹(k=1)和剪切裂纹(k=-1)的发育阶段,进而识别脆性破裂机制。宏观破裂特征显示,砂岩发生单斜面剪切破坏,花岗岩发生劈裂破坏。声发射撞击数、b值等特征参数分析表明,两种岩石脆性破裂过程中微破裂释放的弹性能的频数与能级特征相似,无法区别二者破裂机制。然而,累计曲线法结果显示,砂岩存在裂纹分类参数累计和线性增长(k=0.66)、非线性增长(k降低至0)和非线性降低(k降低至-0.37)等3个阶段,而花岗岩仅存在线性增长(k=0.83)和非线性增长(k降低至约0.5)两个阶段。微观结构显示,破坏砂岩的剪切带由翼型张拉裂纹组成,暗示张拉裂纹发育先于剪切裂纹发育。综合分析表明,张拉裂纹发育首先主控砂岩的变形,随后剪切裂纹发育增强,直至第3阶段剪切裂纹发育主控并导致剪切破坏;而花岗岩在变形第2阶段受张拉裂纹发育主控并发生劈裂破坏。基于声发射监测技术,裂纹分类参数累计曲线法有效识别了单轴压缩条件下的两种基本破裂模式,为识别复杂应力条件下岩石的脆性破裂过程和机制提供了简单途径。
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关键词
声发射
微裂纹发育
裂纹
类型
破裂过程
破裂机制
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职称材料
题名
离散元条件下岩石细观力学特征与声发射定量表征
1
作者
袁安营
李唐
黄昊
倪廉钦
田鑫
徐超凡
机构
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
出处
《煤炭工程》
北大核心
2025年第4期145-153,共9页
基金
国家自然科学基金青年项目(52104073)
深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室自主课题(SKLMRDPC19ZZ02)。
文摘
为揭示深部岩体破坏的细观力学本质,获取岩石破坏的前兆信息,以力链研究为主线,以非连续介质离散元理论为依据,采用PFC数值模拟方法,开展了岩石细观力学特征与声发射定量表征研究。结果表明:颗粒物质间配位数变化表明了颗粒之间粘结数量的变化,进而表征了微裂纹的发育情况,且颗粒配位数与裂纹发育整体呈负相关;岩石加载过程中,“强力链带”形成于宏观破坏面附近,其延伸方向逐渐向宏观破坏面方向偏转,最终与宏观破坏面方向一致;改进了声发射模拟研究方法,将声发射演化过程划分为5个阶段,探明了声发射空间分布特征,声发射事件主要集中在岩石宏观破坏面附近,定量表征了声发射强度,在岩石峰值前存在声发射短时沉寂期,将该特征定义为岩石破坏的“临界前兆信息”。
关键词
颗粒物质
微裂纹发育
力链演化
声发射
前兆信息
Keywords
particulate matter
microcrack development
force chain evolution
acoustic emission
precursory information
分类号
TD313 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
正应力和含水率对花岗岩断层泥摩擦特性和声发射特征的影响
2
作者
邵康
刘金锋
谢彬
朱民杰
机构
中山大学
广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)
出处
《地震地质》
CSCD
北大核心
2024年第6期1332-1356,共25页
基金
广东省自然科学基金(2021A1515012202)
国家自然科学基金(42274064)共同资助。
文摘
正应力和含水率的扰动可能诱发断层不稳定滑动。文中对采自新丰江水库附近断裂带的花岗岩样品开展了速率阶跃(1~100μm/s)和滑动-保持-滑动(10~3 000s)摩擦实验,且全程进行了声发射观测,研究了不同有效正应力(0.5~20MPa)和含水率(0%~25%)对花岗岩断层泥摩擦特性的影响。实验结果表明,花岗岩断层泥随有效正应力增大由速率弱化(5MPa以下)向速率强化转变,应力降减小;随着含水率升高,速率强化程度减弱,当含水率为25%时出现速率弱化行为,应力降增大。速率弱化样品的声发射数据以拉张微裂纹发育为主,显微结构中出现大角度张性断裂带,推测可能是水的化学弱化作用导致。实验结果可能对理解新丰江水库诱发地震提供新的认识:低有效正应力下的速率弱化行为可能致使水库诱发地震,而高含水率下的微弱速率弱化行为有利于慢滑移地震事件的产生。
关键词
花岗岩断层泥
速率弱化
摩擦愈合
声发射
微裂纹发育
水库诱发地震
慢滑移
Keywords
Granite gouges
velocity weakening
frictional healing
acoustic emission
microcrack development
reservoir-induced earthquakes
slow slip
分类号
P315.2 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
单轴压缩作用下岩石脆性破裂机制的声发射识别
被引量：
4
3
作者
范财源
孟范宝
刘金锋
机构
中山大学地球科学与工程学院
广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)
出处
《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期14-24,共11页
基金
广东省自然科学基金(2021A1515012202)。
文摘
监测和识别岩石变形过程的微破裂发育,有助于理解其脆性破裂机制以及预防工程灾害。基于声发射监测技术,对比分析了砂岩和花岗岩的单轴压缩破裂过程。基于声发射RA-AF裂纹分类准则,提出了裂纹分类参数累计曲线法,依据累计曲线斜率k值变化(-1~1)可推断出岩石破裂过程中张拉裂纹(k=1)和剪切裂纹(k=-1)的发育阶段,进而识别脆性破裂机制。宏观破裂特征显示,砂岩发生单斜面剪切破坏,花岗岩发生劈裂破坏。声发射撞击数、b值等特征参数分析表明,两种岩石脆性破裂过程中微破裂释放的弹性能的频数与能级特征相似,无法区别二者破裂机制。然而,累计曲线法结果显示,砂岩存在裂纹分类参数累计和线性增长(k=0.66)、非线性增长(k降低至0)和非线性降低(k降低至-0.37)等3个阶段,而花岗岩仅存在线性增长(k=0.83)和非线性增长(k降低至约0.5)两个阶段。微观结构显示,破坏砂岩的剪切带由翼型张拉裂纹组成,暗示张拉裂纹发育先于剪切裂纹发育。综合分析表明,张拉裂纹发育首先主控砂岩的变形,随后剪切裂纹发育增强,直至第3阶段剪切裂纹发育主控并导致剪切破坏;而花岗岩在变形第2阶段受张拉裂纹发育主控并发生劈裂破坏。基于声发射监测技术,裂纹分类参数累计曲线法有效识别了单轴压缩条件下的两种基本破裂模式,为识别复杂应力条件下岩石的脆性破裂过程和机制提供了简单途径。
关键词
声发射
微裂纹发育
裂纹
类型
破裂过程
破裂机制
Keywords
acoustic emission(AE)
microcracks development
crack mode
failure process
failure mechanism
分类号
TU458 [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
离散元条件下岩石细观力学特征与声发射定量表征
袁安营
李唐
黄昊
倪廉钦
田鑫
徐超凡
《煤炭工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
正应力和含水率对花岗岩断层泥摩擦特性和声发射特征的影响
邵康
刘金锋
谢彬
朱民杰
《地震地质》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
单轴压缩作用下岩石脆性破裂机制的声发射识别
范财源
孟范宝
刘金锋
《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023
4
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