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题名基于纳米压痕试验的大理岩宏微观力学参数关联性研究
被引量：2
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作者
陈显辉
程毅
谢欣玥
陈蜜蜜
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机构
中国地质大学(武汉)工程学院
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期3551-3564,共14页
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基金
国家自然科学基金青年项目(No.41702314)
国家自然科学基金面上项目(No.42177161)。
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文摘
纳米压痕试验是研究岩石微观力学性质的一种重要手段,目前讨论岩石微观力学性质与各类宏观强度相关性的研究很少。首先采用连续刚度测量法对4种不同大理岩进行纳米压痕试验,获得白云石与方解石矿物的微观力学参数。其次,通过Mori-Tanaka方法将获得的微观数据尺度升级,得到等效弹性模量和等效泊松比。最后,将微观参数与宏观力学试验结果进行关联性分析,在此基础上讨论了纳米压痕数据预测宏观性质的适用性。结果表明:(1)大理岩中白云石颗粒的弹性模量和硬度分别为122.5 GPa和5.4 GPa;方解石颗粒的弹性模量和硬度分别为70.3 GPa和2.3 GPa,相对而言方解石矿物的强度与变形性能较差。(2)针对大理岩的白云石和方解石矿物,采用连续刚度测量法获得的弹性模量和硬度,建议取值对应的深度在800 nm之后。(3)颗粒边界点的压痕数据离散性比颗粒内部点的大;硬度比弹性模量更能体现颗粒边界的缺陷效应。(4)通过Mori-Tanaka方法得到的均质化结果对预测宏观弹性模量、泊松比有一定的可靠性。(5)纳米压痕数据可以反映矿物种类对岩石强度的影响,但如果要较准确地预测单轴抗压强度、抗拉强度、断裂韧度等性质,还需要考虑岩石的结构、构造等其他强度影响因素。上述成果丰富了纳米压痕测试法在岩石材料中的应用,为利用微观力学参数预测宏观强度提供了参考。
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关键词
压痕试验
连续刚度测量
硬度
微观力学参数
大理岩
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Keywords
indentation test
continuous stiffness measurement
hardness
micro mechanical parameters
marble
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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