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侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
1
作者
田雨
林海飞
+5 位作者
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期151-160,共10页
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分...
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分析受压过程中破碎岩体轴向位移、空隙率、相对破碎指数、分形维数及应变能密度变化规律,量化应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的变化关系,揭示轴向应力与Talbot指数对破碎岩体压缩过程的影响机制。【结果和结论】破碎岩体轴向位移、相对破碎指数随Talbot指数及轴向应力的增大而增大,空隙率随轴向应力及Talbot指数的增大而减小;根据破碎岩体非线性承载特征将压缩过程划分为3个阶段:空隙压密阶段(σ<4 MPa)、破碎填充阶段(4 MPa≤σ<6 MPa)及稳定压固阶段(σ≥6 MPa)。随着轴向应力增加,不同Talbot指数试样分形维数均呈增大趋势,但增长幅度逐渐减小,相同轴向应力下,随着Talbot指数的增大,试样分形维数单调减小,试样分形维数变化幅度与其压缩过程具有明显对应性。破碎岩体应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的增大而增大,相同轴向应变或相对破碎指数下,Talbot指数越大,应变能密度越小;加载初期,相同轴向应变下破碎岩体应变能密度差异性较小,随着加载过程的不断进行,应变能密度差异性逐渐增大。研究结果可为煤矿采空区安全治理、地表沉降预测提供一定理论依据。
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关键词
破碎
岩体
压缩变形
Talbot
指数
相对破碎指数
应变能密度
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职称材料
循环三轴应力路径下钙质砂颗粒破碎演化规律
被引量：
36
2
作者
王刚
查京京
魏星
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期755-760,共6页
钙质砂广泛分布于中国南海区域,是吹填造陆的重要材料。钙质砂颗粒容易破碎,使得其力学特性相比于普通的陆源硅质砂有显著差异。对取自中国南海西沙群岛某岛礁的钙质砂开展了三轴排水循环剪切试验,研究了围压、循环应力比、循环振次对...
钙质砂广泛分布于中国南海区域,是吹填造陆的重要材料。钙质砂颗粒容易破碎,使得其力学特性相比于普通的陆源硅质砂有显著差异。对取自中国南海西沙群岛某岛礁的钙质砂开展了三轴排水循环剪切试验,研究了围压、循环应力比、循环振次对钙质砂颗粒破碎发展过程的影响。在试验所采用的围压范围内,钙质砂在固结过程中产生的颗粒破碎较少,但是在随后的循环剪切过程中产生了显著的颗粒破碎。在循环剪切作用下,钙质砂的颗粒破碎形式主要是尖角的磨损,剪切后试样的颗粒中出现了一些碎屑和微细颗粒,大颗粒的棱角有一定程度的磨圆,但粒径无明显减小。在常围压下的等幅循环剪切中,颗粒破碎程度随着循环剪切次数的增大而增加,增长速率逐渐降低,可以采用对数曲线来描述相对破碎指数的发展过程。再考虑围压和循环应力比的影响规律,初步建立了一个描述颗粒破碎演化过程的数学模型。
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关键词
钙质砂
三轴排水循环剪切试验
相对破碎指数
演化规律
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职称材料
珊瑚礁砂砾料力学行为与颗粒破碎的试验研究
被引量：
37
3
作者
王刚
叶沁果
查京京
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期802-810,共9页
珊瑚礁砂砾石是中国南海岛礁建设的主要填料,因为特殊的生物成因和多孔隙的颗粒结构,极易产生颗粒破碎。对取自南海某岛礁的珊瑚礁砂砾石填料开展了大型压缩试验、三轴排水剪切试验和三轴不排水剪切试验,研究了压缩指数、杨氏模量、剪...
珊瑚礁砂砾石是中国南海岛礁建设的主要填料,因为特殊的生物成因和多孔隙的颗粒结构,极易产生颗粒破碎。对取自南海某岛礁的珊瑚礁砂砾石填料开展了大型压缩试验、三轴排水剪切试验和三轴不排水剪切试验,研究了压缩指数、杨氏模量、剪胀和强度等基本工程力学指标与颗粒破碎的变化规律。在相同的压缩作用下,疏松试样比密实试样的颗粒破碎程度更大。颗粒破碎程度随着压力的增大而显著增大,导致珊瑚礁砂砾料的压缩模量和杨氏模量随压力的增大增幅不明显,峰值摩擦角和临界状态摩擦角随压力的增高而显著降低。颗粒破碎过程具有明显的应力路径和应力历史依赖性,有无预压作用的相同密度的试样表现出显著不同的压缩特性,相同密度和初始压力的试样在排水和不排水剪切下也表现出明显不同的剪胀和强度特性。峰值摩擦角依赖于应力路径和颗粒破碎的演化过程;临界状态摩擦角与最终的颗粒破碎指标值有较好的相关性,与颗粒破碎的产生过程无关。
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关键词
钙质砂砾料
颗粒
破碎
模量
摩擦角
相对破碎指数
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职称材料
题名
侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
1
作者
田雨
林海飞
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
机构
西安科技大学安全科学与工程学院
教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室
出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期151-160,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(52074217)。
文摘
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分析受压过程中破碎岩体轴向位移、空隙率、相对破碎指数、分形维数及应变能密度变化规律,量化应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的变化关系,揭示轴向应力与Talbot指数对破碎岩体压缩过程的影响机制。【结果和结论】破碎岩体轴向位移、相对破碎指数随Talbot指数及轴向应力的增大而增大,空隙率随轴向应力及Talbot指数的增大而减小;根据破碎岩体非线性承载特征将压缩过程划分为3个阶段:空隙压密阶段(σ<4 MPa)、破碎填充阶段(4 MPa≤σ<6 MPa)及稳定压固阶段(σ≥6 MPa)。随着轴向应力增加,不同Talbot指数试样分形维数均呈增大趋势,但增长幅度逐渐减小,相同轴向应力下,随着Talbot指数的增大,试样分形维数单调减小,试样分形维数变化幅度与其压缩过程具有明显对应性。破碎岩体应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的增大而增大,相同轴向应变或相对破碎指数下,Talbot指数越大,应变能密度越小;加载初期,相同轴向应变下破碎岩体应变能密度差异性较小,随着加载过程的不断进行,应变能密度差异性逐渐增大。研究结果可为煤矿采空区安全治理、地表沉降预测提供一定理论依据。
关键词
破碎
岩体
压缩变形
Talbot
指数
相对破碎指数
应变能密度
Keywords
broken rock mass
compressive deformation
Talbot index
relative breakage index
strain energy density
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
循环三轴应力路径下钙质砂颗粒破碎演化规律
被引量：
36
2
作者
王刚
查京京
魏星
机构
山地城镇建设与新技术教育部重点实验室
重庆大学土木工程学院
西南交通大学土木工程学院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期755-760,共6页
基金
国家自然科学基金项目(51679016)
文摘
钙质砂广泛分布于中国南海区域,是吹填造陆的重要材料。钙质砂颗粒容易破碎,使得其力学特性相比于普通的陆源硅质砂有显著差异。对取自中国南海西沙群岛某岛礁的钙质砂开展了三轴排水循环剪切试验,研究了围压、循环应力比、循环振次对钙质砂颗粒破碎发展过程的影响。在试验所采用的围压范围内,钙质砂在固结过程中产生的颗粒破碎较少,但是在随后的循环剪切过程中产生了显著的颗粒破碎。在循环剪切作用下,钙质砂的颗粒破碎形式主要是尖角的磨损,剪切后试样的颗粒中出现了一些碎屑和微细颗粒,大颗粒的棱角有一定程度的磨圆,但粒径无明显减小。在常围压下的等幅循环剪切中,颗粒破碎程度随着循环剪切次数的增大而增加,增长速率逐渐降低,可以采用对数曲线来描述相对破碎指数的发展过程。再考虑围压和循环应力比的影响规律,初步建立了一个描述颗粒破碎演化过程的数学模型。
关键词
钙质砂
三轴排水循环剪切试验
相对破碎指数
演化规律
Keywords
carbonate sand
triaxial drained cyclic shear test
relative breakage index
evolution law
分类号
TU441 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
珊瑚礁砂砾料力学行为与颗粒破碎的试验研究
被引量：
37
3
作者
王刚
叶沁果
查京京
机构
山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)
重庆大学土木工程学院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期802-810,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51679016)
文摘
珊瑚礁砂砾石是中国南海岛礁建设的主要填料,因为特殊的生物成因和多孔隙的颗粒结构,极易产生颗粒破碎。对取自南海某岛礁的珊瑚礁砂砾石填料开展了大型压缩试验、三轴排水剪切试验和三轴不排水剪切试验,研究了压缩指数、杨氏模量、剪胀和强度等基本工程力学指标与颗粒破碎的变化规律。在相同的压缩作用下,疏松试样比密实试样的颗粒破碎程度更大。颗粒破碎程度随着压力的增大而显著增大,导致珊瑚礁砂砾料的压缩模量和杨氏模量随压力的增大增幅不明显,峰值摩擦角和临界状态摩擦角随压力的增高而显著降低。颗粒破碎过程具有明显的应力路径和应力历史依赖性,有无预压作用的相同密度的试样表现出显著不同的压缩特性,相同密度和初始压力的试样在排水和不排水剪切下也表现出明显不同的剪胀和强度特性。峰值摩擦角依赖于应力路径和颗粒破碎的演化过程;临界状态摩擦角与最终的颗粒破碎指标值有较好的相关性,与颗粒破碎的产生过程无关。
关键词
钙质砂砾料
颗粒
破碎
模量
摩擦角
相对破碎指数
Keywords
coral sand-gravel fill
particle breakage
modulus
friction angle
relative breakage index
分类号
TU411 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
田雨
林海飞
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
循环三轴应力路径下钙质砂颗粒破碎演化规律
王刚
查京京
魏星
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
36
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下载PDF
职称材料
3
珊瑚礁砂砾料力学行为与颗粒破碎的试验研究
王刚
叶沁果
查京京
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
37
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