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题名单轴压缩下正交型交叉裂隙砂岩的破坏前兆试验研究
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作者
王创业
隋青瑞
刘成城
闫宇航
朱黄金
郭宇
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机构
内蒙古科技大学矿业与煤炭学院
中安国泰(北京)科技发展有限公司
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第19期202-212,257,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(51464036)
内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划项目(NJYT22073)
+1 种基金
内蒙古自治区自然科学基金项目(2022MS05037)
内蒙古自治区直属高校基本科研业务费(2024RCTD015)。
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文摘
为探究单轴压缩下正交型交叉裂隙砂岩的破坏前兆信息,开展正交型交叉裂隙砂岩的单轴压缩声发射试验,分别从声发射振铃计数率的临界慢化特征、主频与平均频率质心的演化、小波包能谱特征三个角度进行研究。研究发现试样加载至临近峰值应力时均表现出明显的临界特征:声发射振铃计数率呈“双峰特征”、累积振铃计数急剧攀升;振铃计数率的自相关系数上升到较高的值发生大幅度波动、方差发生量级式“增加-降低-增加”的变化;低频声发射信号数量明显增加,平均频率质心则表现为“先增后减”式变化;对声发射波形信号进行4层小波包分解,3^(#)~16^(#)频带能量占比呈“明显下降-波动式上升”式变化;三种破坏前兆识别方法所得到的前兆响应系数(precursor response coefficient,PRC)的大小顺序依次为:临界慢化特征>频域特征>小波能谱特征,前兆响应应力(precursor response stress,PRSR)的大小顺序与前者相反;随着主裂隙与轴向应力之间夹角的增大;随着主裂隙与轴向应力夹角的增大,三种破裂前兆识别方法所识别前兆点出现时间均延迟。
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关键词
正交型交叉裂隙砂岩
破坏前兆
平均频率质心
临界慢化理论
小波包能谱特征
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Keywords
orthogonal cross fractured sandstone
failure precursor
average frequency centroid
critical slowing theory
characteristics of wavelet packet energy spectrum
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分类号
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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题名正交型交叉裂隙岩石强度特征与破裂机理试验研究
被引量：33
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作者
武旭
王帆
席迅
郭奇峰
孙景来
王新灵
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机构
北京市市政工程研究院
北京科技大学土木与资源工程学院
英国思克莱德大学土木与环境工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期2681-2690,共10页
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基金
北京市市政工程研究院资助项目(J-20007-1-纵255)
国家重点研发计划资助项目(2018YFE0101100)
中央高校基本科研业务费资助项目(FRF-TP-18-015A3)。
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文摘
工程岩体是具有各向异性的非均匀地质体,隧道开挖或服役过程中由于岩体节理、裂隙诱发的片帮、冒顶等事故时有发生,造成严重的人员伤亡和经济损失。天然岩体中裂隙主要以交叉形态分布,为了探究裂隙对岩石力学特性及破裂特征的影响规律,利用线切割设备对岩石试样预制不同分布状态的正交型交叉裂隙,借助声发射和表面应变测量系统对单轴压缩条件下裂纹起裂应力、裂纹扩展路径与应力性质进行计算与分析。研究结果表明,裂隙长度对岩石强度的影响作用较小,裂隙与加载方向的夹角是影响岩石强度的最主要因素。岩石峰值强度与弹性模量均随主裂隙倾角的增大呈先增加后减小的变化规律,当主裂隙倾角α=90°时,岩石试样的力学指标达到最小值;正交型裂隙试样中主裂隙或次裂隙端部更容易产生起裂破坏,起裂位置与预制裂隙倾角息息相关;裂隙岩石的破裂具有显著方向性,正交型裂隙岩石的起裂裂纹主要呈翼型或反翼型,当α<45°时,主裂隙对起裂起到主控作用,次裂隙的存在对裂纹扩展具有导向作用;当α>45°时,起裂裂纹主要位于次裂隙端部,起裂由次裂隙控制。与完整试样相比,裂隙岩石试样整体失稳破坏前产生多次声发射突增现象,即加载过程中产生多次破裂,正交型裂隙试样起裂应力集中于0.22σc^0.34σc,起裂发生在较低应力水平;当岩石中存在与加载方向垂直的裂隙时,岩石的破裂与破坏受此类裂隙的影响最为显著。
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关键词
正交型裂隙
强度特征
单轴压缩
裂纹起裂
裂隙倾角
扩展路径
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Keywords
orthogonal crack
strength characteristics
uniaxial compression
crack initiation
crack dip angle
propagation path
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
TD315
[矿业工程—矿井建设]
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