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流变扰动效应下红砂岩敏感邻域范围试验研究
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作者 王波 任永政 +5 位作者 田志银 马世纪 高翔宇 孙宏旭 王军 黄万朋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期255-265,共11页
深部岩体受到“强扰动”和“高地压”的影响,失稳致灾的风险逐渐增加。开展流变扰动效应理论研究是深部岩体稳定性控制的关键环节。其中,岩石流变扰动效应敏感邻域范围的识别与分析是重要组成部分。本研究在不同围压条件下通过细分红砂... 深部岩体受到“强扰动”和“高地压”的影响,失稳致灾的风险逐渐增加。开展流变扰动效应理论研究是深部岩体稳定性控制的关键环节。其中,岩石流变扰动效应敏感邻域范围的识别与分析是重要组成部分。本研究在不同围压条件下通过细分红砂岩流变的轴向应力等级,选取岩石流变扰动效应下具有标志性的累计残余变形发展阶段(衰减阶段、近似等速阶段及加速阶段),结合流变扰动效应下其与岩石微观孔隙结构动力响应的一致相关性,多角度分析红砂岩流变扰动效应敏感邻域的演化特征。研究结果表明:①在不同围压条件下,红砂岩流变扰动累计残余变形的发展阶段表现出与静态流变相似的特征。随着围压的增加,其不同阶段的反应特征和速率都会发生显著变化,从而对岩体的稳定性和强度产生一定影响。②利用岩石流变扰动敏感性相关系数,进一步将红砂岩流变扰动敏感邻域划分为弱敏感区和强敏感区,并指出弱敏感区应作为流变岩体稳定性防护的关键阶段。③综合不同围压条件下的宏微观损伤演化特征响应分析,围压增大会导致红砂岩流变扰动敏感邻域范围的收缩和弱敏感区间的减少,加速了向强敏感区的特征转化。同时,随着围压的增大处于强敏感邻域内红砂岩的破坏发育速率也随之增大。本研究通过岩石流变扰动效应下对红砂岩微观孔隙结构和宏观变形量动力响应的综合分析,多角度揭示红砂岩流变扰动效应敏感邻域的动态演化特征,为深部岩体的安全开采和稳定性评估提供理论依据。 展开更多
关键词 岩石流变扰动效应 扰动敏感邻域 强敏感区 弱敏感区 敏感邻域演化特征
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岩石流变扰动效应三轴压缩试验研究 被引量：13
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作者 王波 高昌炎 +1 位作者 陈学习 刘重阳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期403-411,共9页
为了研究三向应力状态下扰动荷载引起的围岩流变变形规律,在岩石流变扰动效应单轴压缩试验研究的基础上,利用自主研发的岩石流变扰动效应三轴试验系统,选取红砂岩进行流变扰动效应三轴压缩试验,分析不同应力状态下流变扰动变形规律。试... 为了研究三向应力状态下扰动荷载引起的围岩流变变形规律,在岩石流变扰动效应单轴压缩试验研究的基础上,利用自主研发的岩石流变扰动效应三轴试验系统,选取红砂岩进行流变扰动效应三轴压缩试验,分析不同应力状态下流变扰动变形规律。试验结果表明:随着围压增大,各级流变变形量有所下降,长期强度增大,流变变形破坏滞后,破坏变形量有所增加;在进入扰动敏感区后,流变变形速率增大,变形不可恢复。最后,根据试验结果得出不同应力状态下岩石累计扰动变形量与累计扰动能量之间的本构方程。 展开更多
关键词 流变扰动效应 三轴压缩试验 长期强度 扰动变形量 扰动能量 本构方程
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RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统 被引量：9
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作者 王波 刘重阳 +2 位作者 陈学习 陆长亮 黄子康 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期484-491,共8页
深部煤炭资源开采面临着高地应和强扰动等问题,进行岩石流变扰动效应的相关研究是解决问题的关键。为了进一步深入研究岩石流变扰动效应,根据试验需求和以往试验系统的不足,研制了RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统,该系统主要包括试... 深部煤炭资源开采面临着高地应和强扰动等问题,进行岩石流变扰动效应的相关研究是解决问题的关键。为了进一步深入研究岩石流变扰动效应,根据试验需求和以往试验系统的不足,研制了RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统,该系统主要包括试验仪主机、扰动加载装置、逐级加载辅助装置及测试分析系统4部分。其中,试验仪主机应用杠杆原理,采用两级杠杆扩力,扩力比为1∶100,可为试验提供长期而稳定的轴压;扰动加载装置采用弹簧和行程开关的组合设计,缩减了约1/2的冲击砝码随机往复振荡时间,使获得的试验数据更加准确;逐级加载辅助装置应用定滑轮与吊桶的组合设计,帮助试验仪实现低等级连续缓慢的逐级加载功能,为试验提供必要条件;测试分析系统由动态测试信号分析系统和各类型传感器组成,可对应力、应变、冲击扰动进行动态监测。通过岩石单轴流变及其扰动效应试验验证了RRTS-Ⅳ型试验系统性能。试验结果表明,应用RRTS-Ⅳ型试验系统取得的试验结果符合前人的理论和研究成果,且性能优于以往试验系统。RRTS-Ⅳ型试验系统适用于岩石流变及其扰动效应相关试验研究。 展开更多
关键词 岩石流变扰动效应 试验系统 扰动加载 逐级加载 试验验证
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富水软岩流变扰动效应实验及本构模型研究 被引量：5
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作者 于永江 刘峰 +1 位作者 张伟 张国宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期199-205,共7页
动力扰动下的深部富水软岩巷道流变变形量大,变形速率快是导致巷道支护困难和发生蠕变型冲击地压的主要原因。为了研究富水软岩在动力扰动下蠕变特性及本构模型,采用自主研发的岩石流变扰动效应实验仪对不同含水率软岩进行分级加载流变... 动力扰动下的深部富水软岩巷道流变变形量大,变形速率快是导致巷道支护困难和发生蠕变型冲击地压的主要原因。为了研究富水软岩在动力扰动下蠕变特性及本构模型,采用自主研发的岩石流变扰动效应实验仪对不同含水率软岩进行分级加载流变扰动效应试验,实验结果表明:施加扰动的瞬间软岩都会出现变形突然增大,随后该变形值会有不同程度的回弹,最后在此基础上变形持续发展;当应力水平较小和含水率不高的情况下,扰动变形速率随着扰动能量的增加而缓慢增大,而当应力水平较高和含水率较大时,扰动变形速率随着扰动能量的增加快速增大,使岩石试件迅速破坏;推导了扰动能量的扰动状态方程,在此基础上建立了富水软岩流变扰动效应本构模型,并对参数进行识别与验证;模型拟合曲线与实验值吻合效果良好,验证所建模型可正确描述动力扰动下富水软岩蠕变特性,该成果可为今后展开此类问题的研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 软岩 含水率 流变扰动效应 扰动能量 扰动状态方程 本构模型
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流变扰动条件下岩石微观损伤试验研究 被引量：1
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作者 王波 任永政 +4 位作者 田志银 马世纪 王军 黄万朋 王灵 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期852-861,共10页
高地应力与开采扰动2个因素会导致深部岩体的变形失稳破坏,在高地应力作用下深部岩体进入强度极限邻域,进入强度极限邻域的岩体对开采扰动非常敏感,开展岩石流变扰动效应微观损伤试验相关研究是解决问题的关键。为满足研究过程中的试验... 高地应力与开采扰动2个因素会导致深部岩体的变形失稳破坏,在高地应力作用下深部岩体进入强度极限邻域,进入强度极限邻域的岩体对开采扰动非常敏感,开展岩石流变扰动效应微观损伤试验相关研究是解决问题的关键。为满足研究过程中的试验需求,研发了岩石流变扰动效应微观损伤试验系统,该试验系统通过对扰动加载装置的升级改造完成了试验仪主机的优化,拓展了岩石流变扰动效应微观损伤试验功能,采用该试验系统进行了相应的试验研究。试验结果表明:①岩石流变扰动效应微观损伤试验系统性能可靠,适用于岩石流变扰动效应微观损伤试验的相关研究;②当岩石进入强度极限邻域时,试件孔径大于1μm的大尺寸孔隙增长幅度远大于孔径小于1μm的小尺寸孔隙的增长幅度和孔隙压密幅度,造成岩石内部不可逆损伤;③不同围压流变扰动条件下,当试件处于强度极限邻域外时,围压对试件孔隙的扩张发育有一定的抑制作用,试件内部孔隙的压密幅度要大于其扩张幅度,而随着围压增大,进入强度极限邻域时,围压的存在一定程度上加快了孔隙的扩张发育,试件内部孔隙以扩张发育为主导;④确定了岩石进入强度极限邻域的微观判别标准,即当流变扰动条件下孔径大于1μm的大尺寸孔隙占比量增长幅度升高显著时,表明岩石已进入强度极限邻域。 展开更多
关键词 岩石流变扰动效应 微观损伤 核磁共振 强度极限邻域
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岩石流变扰动特性单轴压缩试验研究 被引量：25
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作者 王波 高昌炎 +2 位作者 陈学习 杨建林 闫刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1443-1450,共8页
深井软岩条件下扰动荷载会引起围岩流变变形,在已提出的岩石流变扰动效应、强度极限邻域等概念的前提下,为得到岩石流变扰动效应本构关系,首先对岩石流变扰动效应实验仪的冲击扰动加载装置进行设计改进,能够准确测量出单次扰动冲击力及... 深井软岩条件下扰动荷载会引起围岩流变变形,在已提出的岩石流变扰动效应、强度极限邻域等概念的前提下,为得到岩石流变扰动效应本构关系,首先对岩石流变扰动效应实验仪的冲击扰动加载装置进行设计改进,能够准确测量出单次扰动冲击力及扰动作用时间,接着利用红砂岩进行单轴条件下的岩石流变扰动效应实验,研究岩石在恒定轴向荷载下,处于强度极限邻域内和强度极限邻域外的流变扰动效应规律,根据实验结果,绘制了不同流变阶段的累计扰动变形量-累积扰动能量曲线,结合岩石流变扰动的影响因素,在流变扰动曲线的基础上建立了岩石流变扰动本构方程。 展开更多
关键词 流变扰动效应 强度极限邻域 扰动变形量 扰动能量 流变扰动本构方程
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不同加载条件下含瓦斯煤岩强度极限邻域范围研究 被引量：1
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作者 王波 马世纪 +4 位作者 田志银 任永政 王军 黄万朋 王灵 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期114-125,共12页
煤与瓦斯突出灾害的发生机理尚不清楚,据流变假说,含瓦斯煤岩在长期载荷下可能进入“强度极限邻域”,此时受外部冲击扰动更易破坏。为研究不同加载条件下含瓦斯煤岩的“强度极限邻域”,以找到进入该状态的影响规律,并建立相应的微观判... 煤与瓦斯突出灾害的发生机理尚不清楚,据流变假说,含瓦斯煤岩在长期载荷下可能进入“强度极限邻域”,此时受外部冲击扰动更易破坏。为研究不同加载条件下含瓦斯煤岩的“强度极限邻域”,以找到进入该状态的影响规律,并建立相应的微观判别标准,利用自主研发的岩石流变扰动效应三轴试验系统和煤岩流变扰动效应渗流实验装置,开展不同围压、不同瓦斯压力、轴压下的含瓦斯煤岩流变扰动实验,通过核磁共振手段对流变扰动前后煤岩进行分析对比,得到不同加载条件下的孔隙率、孔径分布、T_(2)谱曲线。试验结果表明:①不同加载条件下的煤岩流变过程中,存在一个应力阈值,可以使得煤岩在受到外部冲击扰动后阈值左右邻域有不同力学性质的表现;当施加力小于此阈值时,冲击扰动后,煤岩的孔隙度减小,煤样随之被压缩紧密,T_(2)谱曲线中代表大孔径的谱峰降低,谱峰曲线左移;当施加力大于此阈值时,冲击扰动后,煤岩大孔径孔隙增多,T_(2)谱曲线出现右移,所有谱峰高度增大,说明该应力阈值是用来判断煤岩是否进入“强度极限邻域”关键。②围压和瓦斯压力对煤岩的影响具有相反的力学作用性质,在抗压能力、损伤程度、长期强度、“强度极限邻域”中有所表现,其中,围压越大,煤岩越晚进入“强度极限邻域”,瓦斯压力越大,煤岩则越早进入该邻域。③煤岩的孔径分布、T_(2)谱曲线能直观反映了煤岩“强度极限邻域”内、外微观变化特征。④通过煤岩孔隙率所确定的进入“强度极限邻域”时的轴压与围压、瓦斯压力构建函数方程可判断不同加载条件煤岩进入“强度极限邻域”的时机,作为进入“强度极限邻域”范围时的判别标准,其中围压越大,此时进入“强度极限邻域”范围时的应力阈值越大;瓦斯压力越大,进入“强度极限邻域”时的应力阈值越小。 展开更多
关键词 含瓦斯煤岩 流变扰动效应 强度极限邻域 核磁共振 T2谱曲线
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