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不同含水率条件下砂岩力学性能与破裂模式
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作者 张雪艳 杨道学 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第3期460-468,480,共10页
岩石内部含水率的增加会显著降低其力学性质,进而诱发山体滑坡、危岩崩塌、大坝失稳、隧道大变形及地下空间失稳等工程地质灾害。因此,研究不同含水率条件下岩石力学行为及损伤破裂机制能为工程地质灾害防治提供理论基础。本文探讨了含... 岩石内部含水率的增加会显著降低其力学性质,进而诱发山体滑坡、危岩崩塌、大坝失稳、隧道大变形及地下空间失稳等工程地质灾害。因此,研究不同含水率条件下岩石力学行为及损伤破裂机制能为工程地质灾害防治提供理论基础。本文探讨了含水率对岩石力学行为和微裂纹分布特征的影响。结果表明:随着含水率的增加,岩石强度呈指数递减,峰值应变呈指数递增;根据声发射b值的演化规律可以推断,岩石内部裂纹的发展经历了“裂纹闭合颗粒错动-微裂纹孕育扩展-损伤区微裂纹合并形成断裂带-断裂带成核形成宏观断裂面”的过程;含水率对单轴压缩条件下砂岩变形破坏过程中的破裂机制影响显著,随着含水率的变化,砂岩在各应力区间的主要裂纹类型随之变化,临界破坏前兆特征亦发生变化;随着岩石内部含水率的增加,其破裂模式由以张拉破坏为主导逐渐转变为以张拉与剪切协同作用的破坏模式,可定位的声发射活动逐渐减少,且声发射震源由集中分布向分散分布转变。 展开更多
关键词 含水率 砂岩 力学性能 声发射定位 破裂模式
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PBX炸药缝隙挤压加载下的破裂模式及点火响应
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作者 胡秋实 尚海林 +2 位作者 吴兆奎 廖深飞 傅华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3135-3146,共12页
武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜... 武器装药服役过程中内部容易产生缝隙等结构弱环。针对圆形缝隙开展PBX-3炸药及其模拟材料缝隙挤压加载实验。通过结构设计,使样品内部的宏观裂纹在实验结束后的拆卸过程中不发生破坏,保留裂纹原始形貌以便于观测分析。采用45°镜反射成像结合高速摄影,记录样品缝隙挤压的动态全过程。采用欧拉-拉格朗日耦合方法对炸药缝隙挤压过程进行仿真计算,用未点火情况下的实验数据进行模型参数校核,使用校核后的模型对点火情况进行再计算。基于做功和加热增加物体内能的等效性,对主导点火机制和点火时间进行分析。研究结果表明:缝隙挤压加载下样品内部形成滑移区和死区,两区分界面为锥面;对于φ0.8 mm直径的缝隙,强围压下挤压速度仅4.2 m/s即可导致点火,点火后的燃烧反应烈度随缝隙尺寸的减小而增加;数值模拟得到的挤压应力、速度及破裂模式与实验结果符合较好,滑移区与死区之间的挤压摩擦功率高达数千W/cm^(2),点火时间为百μs量级,引发点火的重要机制是滑移区-死区界面的挤压摩擦温升。 展开更多
关键词 PBX炸药 缝隙挤压 破裂模式 点火 欧拉-拉格朗日耦合
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准中深层砂岩脆性及其对岩石破裂模式的影响规律 被引量:2
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作者 丁然 张峰 +2 位作者 王勇 李晓倩 林柏华 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期54-62,共9页
致密砂岩储层由于埋深大,受机械压实、溶蚀、交代等成岩作用的强烈影响,岩性特征十分复杂。随着油气资源勘探开发不断向深部储层发展,深层高地应力、高围压对储层脆塑性的影响严重左右了水力压裂效果和油气资源产量。准中深层致密砂岩... 致密砂岩储层由于埋深大,受机械压实、溶蚀、交代等成岩作用的强烈影响,岩性特征十分复杂。随着油气资源勘探开发不断向深部储层发展,深层高地应力、高围压对储层脆塑性的影响严重左右了水力压裂效果和油气资源产量。准中深层致密砂岩油藏储量丰富,但由于储层埋深大、物性差且围压异常高,同时对其原位地质力学岩心脆性变化规律认识受限,使得传统油气开采手段无法满足生产需求。为此,结合物理实验和数值模拟技术,开展准中深层岩心的岩石力学特征、脆塑性转化、破裂模式及声发射特征差异性研究。结果表明:随着围压增加,岩石从脆性破坏逐渐过渡为塑性破坏,且破裂模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,砂岩脆性减弱;基于能量平衡方法和归一化处理的6种脆性指数所反映的砂岩脆性总体上呈下降趋势,但不同脆性指数的数值范围以及与脆性的相关性各异。不同脆性数值岩心模型的三轴压缩实验表明:当脆性矿物含量较低时,岩石呈现单斜面剪切破坏;随着脆性矿物含量增加,岩石破裂表现为多破裂面复合破坏模式。岩石破裂过程的声发射特征与其脆性存在相关性,主要呈现群震型、前震-主震-后震型和主震型3种模式。 展开更多
关键词 深层砂岩 高地应力 脆性 破裂模式 声发射特征
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页岩宏观破裂模式与微观破裂机理 被引量:44
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作者 钟建华 刘圣鑫 +5 位作者 马寅生 尹成明 刘成林 李宗星 刘选 李勇 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期242-250,共9页
通过对页岩组构特征、力学特征、裂纹和断口微观形貌特征的研究,揭示了页岩宏观破裂的微观机制、控制因素及其破裂模式。研究表明,页岩的宏观破裂受到组构特征、取心方向、围压等多种因素的影响,由页岩内部发育的孔隙和微裂隙扩展、合... 通过对页岩组构特征、力学特征、裂纹和断口微观形貌特征的研究,揭示了页岩宏观破裂的微观机制、控制因素及其破裂模式。研究表明,页岩的宏观破裂受到组构特征、取心方向、围压等多种因素的影响,由页岩内部发育的孔隙和微裂隙扩展、合并、贯通而形成。宏观破裂模式包括剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,微观上,微裂隙破裂主要包括剪切滑移型(Ⅱ型)、拉张型(Ⅰ型)两种类型。本质上,页岩的剪切破裂和滑移破裂都是由于微裂隙的剪切滑移破裂引起的,只因受页岩结构的影响表现出不同的破裂模式;拉张型破裂是由于微裂隙的张性扩展引起的。另外,宏观破裂过程中,微裂隙的剪切和拉张两种破裂共存,但对宏观破裂贡献大小不同。最后建立了页岩的破裂模式,即剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,并从微观上解释了宏观破裂的微观机理。 展开更多
关键词 页岩 宏观破裂模式 微观破裂机理 微裂隙 剪切破裂 拉张破裂
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不同地应力状态下水力压裂的破裂模式 被引量:16
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作者 阳友奎 肖长富 +1 位作者 吴刚 邱贤德 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1993年第3期30-35,共6页
分析了水力压裂中各种可能的破裂模式及其相应的破裂压力,并给出了实际上究竟发生了哪类破裂的判定方法。分析表明,孔壁处的初始破裂模式依据不同的地应力状态和岩石的物理力学特性而表现为纯拉破坏或剪切破坏,且引起铅直剪切破裂的应... 分析了水力压裂中各种可能的破裂模式及其相应的破裂压力,并给出了实际上究竟发生了哪类破裂的判定方法。分析表明,孔壁处的初始破裂模式依据不同的地应力状态和岩石的物理力学特性而表现为纯拉破坏或剪切破坏,且引起铅直剪切破裂的应力状态有两种不同的组合方式。 展开更多
关键词 水力压裂 破裂模式 拉伸破裂
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由二维破裂模式导出的地震定标律 被引量:22
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作者 陈培善 陈海通 《地震学报》 CSCD 北大核心 1989年第4期337-350,共14页
使用二维矩形破裂模式,导出了大小不同地震的震源位移谱的表达式.位移谱有三个拐角频率f_c1,f_c2,f_c3.f_c1和f_c2分别联系着长度方向和宽度方向的破裂时间,f_c3联系着震源函数的上升时间.根据三个拐角频率,可以把位移谱u(ω)分成四个区... 使用二维矩形破裂模式,导出了大小不同地震的震源位移谱的表达式.位移谱有三个拐角频率f_c1,f_c2,f_c3.f_c1和f_c2分别联系着长度方向和宽度方向的破裂时间,f_c3联系着震源函数的上升时间.根据三个拐角频率,可以把位移谱u(ω)分成四个区域,在Ⅰ区,f<f_c1,u(ω)=u(0)∝f^0;在Ⅱ区,f_c1<f<f_c2,u(ω)∝1/f;在Ⅲ区,f_c2<f<f_c3,u(ω)∝1/f^2;在Ⅵ区,f >f_c3,u(ω)∝1/f^3.由于在四个区域u(ω)随频率的增加下降的速度不一样,决定了震源参数在不同的震级范围内(也就是不同地震矩范围)有不同的表达式.假定地震满足几何相似、应力环境相似以及动力学相似条件,因而地震矩M_0,长度和宽度方向的破裂时间、上升时间都可以用断层长度L来定标。根据Dziewonski and Woodhouse给出的1981—1983年800多个地震的地震矩M_0资料,以及BISC给出的面波震级M_s、体波震级m_b,来确定定标律中的常数.这样就可以从定标律推导出震源参数之间的统计关系. 展开更多
关键词 二维破裂模式 地震定标律 震级
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断裂力学地震破裂模式和应力降模式的比较及其应用 被引量:4
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作者 陈培善 荣玉仿 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第C00期175-188,共14页
借鉴断裂力学的研究成果和位错模式,提出了断裂力学地震破裂模式。根据此模式可以通过测定震源参数(位错量D与断层长度L;或地震矩M0与断层面积S;或地震矩M0与体波震级mb)直接估计构造环境剪应力场,同时还解释了应力降模式所存在... 借鉴断裂力学的研究成果和位错模式,提出了断裂力学地震破裂模式。根据此模式可以通过测定震源参数(位错量D与断层长度L;或地震矩M0与断层面积S;或地震矩M0与体波震级mb)直接估计构造环境剪应力场,同时还解释了应力降模式所存在的矛盾。用美国哈佛大学给出的1990-1999年分布在全球的7660个地震的M0和mb值,计算了这些地震的构造剪应力场г0值。结果表明,绝大部分地震的г0值在5-20MPa之间,平均值为10MPa。利用Geller收集的1923-1968年全球41个大地震的震源参数D和L;M0和S,估计了这些地震的构造剪应力场г0值。结果表明,板间地震г0的值为7MPa左右,板内地震为15MPa左右,全部平均值约为10MPa。我们还同时计算了地震时释放的应变能和地震辐射效率值,效率大约为5%,且与地震大小无关。 展开更多
关键词 断裂力学 地震破裂模式 应力降模式 构造环境应力场 震源参数 地震辐射效率
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活动断裂的可变破裂尺度地震行为与级联破裂模式的应用 被引量:21
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作者 闻学泽 《地震学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期380-390,共11页
初步揭示出中国大陆地区活动断裂的地震破裂尺度可变行为 ,即在同一断裂部分不同轮回的破裂规模是不同的 ,因而地震强度也随时间变化 .这种变化的趋势不具必然性 .根据定义的相对破裂规模 ,统计表明 :两相继轮回的破裂规模相同的概率最... 初步揭示出中国大陆地区活动断裂的地震破裂尺度可变行为 ,即在同一断裂部分不同轮回的破裂规模是不同的 ,因而地震强度也随时间变化 .这种变化的趋势不具必然性 .根据定义的相对破裂规模 ,统计表明 :两相继轮回的破裂规模相同的概率最小 .当前一轮回的破裂规模为“小”时 ,后一轮回的趋于“大”的概率为 0 .48;当前一轮回的破裂规模为“中”时 ,后一轮回的趋于“小”和“大”的概率分别为 0 .6 9和 0 .2 5 ;当前一轮回的破裂规模为“大”时 ,后一轮回的趋于“大”的概率为 0 ,而趋于“小”和“中”的概率分别为 0 .3 6和 0 .6 4 .笔者引入并完善了“级联破裂模式”,用于描述同一断裂部分破裂尺度的可变性和复杂性 .在总结已发生过级联破裂的走滑活动断裂基本特征的基础上 ,提出这类断裂的级联破裂分段的原则 .作为应用举例 ,对川西安宁河断裂带的一部分进行了级联破裂分段 ,并进而评估了未来地震的可能强度以及其对应的概率 . 展开更多
关键词 活动断裂 破裂规模 级联破裂模式 地震强度 概率 走滑断裂
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基于CT试验技术的沥青混合料破裂模式研究 被引量:2
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作者 蒋泽中 谢涛 +1 位作者 龚成明 邱延峻 《铁道建筑》 北大核心 2013年第7期136-138,共3页
要解决沥青路面开裂问题,需要通过对沥青混合料内部破裂过程进行研究。用CT试验方法结合断裂力学模型能很好地分析沥青混合料中裂纹扩展的规律,对在应力强度门槛值附近的裂纹分析可以得出其裂纹尖端分支裂纹扩展长度。该计算分支裂纹长... 要解决沥青路面开裂问题,需要通过对沥青混合料内部破裂过程进行研究。用CT试验方法结合断裂力学模型能很好地分析沥青混合料中裂纹扩展的规律,对在应力强度门槛值附近的裂纹分析可以得出其裂纹尖端分支裂纹扩展长度。该计算分支裂纹长度的方法优点在于不用测量混合料的断裂强度因子和表面能数据,具有一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 沥青混合料 破裂模式 CT技术
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金属薄板在圆锥头弹体正冲击下的破裂模式 被引量:14
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作者 穆建春 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期74-79,共6页
临界破裂速度下(圆板产生破裂的最小速度),对四种不同材料的薄金属圆板在不同圆锥半角的圆锥头子弹正冲击下的破裂模式进行了试验。研究发现随着圆锥半角的增加,板的破裂模式分别有刺透型、花瓣型和剪切型。通过试验分析,建立了在不同... 临界破裂速度下(圆板产生破裂的最小速度),对四种不同材料的薄金属圆板在不同圆锥半角的圆锥头子弹正冲击下的破裂模式进行了试验。研究发现随着圆锥半角的增加,板的破裂模式分别有刺透型、花瓣型和剪切型。通过试验分析,建立了在不同圆锥头子弹以临界破裂速度正冲击下,金属薄板的破裂模式和子弹圆锥半角及金属薄板材料性能的关系。分析中考虑了子弹和板壁接触区域内的局部变形,给出一临界圆锥半角Ψc=arcsinexp(-0.5εf)(εf是金属薄板材料的真实破裂应变)。由此得到:临界破裂速度正冲击下,圆锥半角Ψ≤30°时,薄板破裂由子弹直接刺透板壁引起; Ψ>Ψc且Ψ≥30°时,薄板破裂模式是剪切型;当30°<Ψ<Ψc时,薄板破裂模式是花瓣型。 展开更多
关键词 固体力学 破裂模式 冲击试验 金属薄板 圆锥头子弹 临界破裂速度
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低弹模包体强度对试样破裂模式影响的数值试验 被引量:1
11
作者 刘庭金 唐春安 朱合华 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期263-268,共6页
应用自行开发的岩石破裂与失稳RFPA2D系统 ,对含低弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体声发射总次数呈明显的下降趋势 ,而包体主破裂位移加载量呈上升趋势 ,试样最大承载力呈上升趋势 ... 应用自行开发的岩石破裂与失稳RFPA2D系统 ,对含低弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体声发射总次数呈明显的下降趋势 ,而包体主破裂位移加载量呈上升趋势 ,试样最大承载力呈上升趋势 ;包体水平轴线上各单元点的剪应力降总是先发生在包体两端位置处 ,当包体强度较小时 ,剪应力降由包体水平轴线中央向其两端扩展 ,当包体强度较大时 。 展开更多
关键词 包体 破裂模式 数值模拟 声发射 剪应力降 地震 孕震模式 强度 数值试验
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软硬接触对含包体试样破裂模式影响的数值试验 被引量:2
12
作者 刘庭金 唐春安 《地震研究》 CSCD 北大核心 2002年第1期53-57,共5页
运用自行开发的岩石破裂过程分析系统RFPA2D,对包体与母岩间软、硬接触对包体试样破裂模式的影响进行了数值试验。研究认为 :软、硬接触对包体试样的破裂特征和试样最大承载力起着重要的影响 ,软接触对包体试样的破裂特征和最大承载力... 运用自行开发的岩石破裂过程分析系统RFPA2D,对包体与母岩间软、硬接触对包体试样破裂模式的影响进行了数值试验。研究认为 :软、硬接触对包体试样的破裂特征和试样最大承载力起着重要的影响 ,软接触对包体试样的破裂特征和最大承载力起着决定性的影响 ,而包体本身所起的作用并不重要。 展开更多
关键词 软硬接触 包体 数值试验 破裂模式 最大承载力 地震
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高弹模包体强度对试样破裂模式影响数值试验
13
作者 刘庭金 朱合华 唐春安 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期667-672,共6页
应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPA2D系统 ,对含高弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体主声发射位移加载量呈上升趋势 ;试样最大承载力和临界应力呈上升趋势 ,残余承载力... 应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPA2D系统 ,对含高弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体主声发射位移加载量呈上升趋势 ;试样最大承载力和临界应力呈上升趋势 ,残余承载力呈下降趋势 ;当包体与母岩强度接近时 ,包体破裂程度低 ,主声发射频度低 ;当包体与母岩强度相差较大时 ,包体破裂程度高 ,主声发射频度高 ;当包体强度较小时 ,剪应力降由包体垂直轴线中央不断向其两端扩展 ,而当包体强度较大时 ,剪应力降由包体垂直轴线的两端向其中央扩展 . 展开更多
关键词 包体 破裂模式 数值模拟 承载力 声发射
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包体泊松比对含包体试样破裂模式的影响的数值试验
14
作者 刘庭金 唐春安 《大地测量与地球动力学》 CSCD 2002年第2期82-85,共4页
运用自行开发的岩石破裂过程分析系统RFPA2D,在考虑岩石材料非均匀性的基础上 ,对含不同泊松比的包体试样的破裂模式进行了数值试验。研究认为 :包体泊松比对含包体试样的破裂模式有重要影响。随着包体泊松比的增大 ,包体试样的最大承... 运用自行开发的岩石破裂过程分析系统RFPA2D,在考虑岩石材料非均匀性的基础上 ,对含不同泊松比的包体试样的破裂模式进行了数值试验。研究认为 :包体泊松比对含包体试样的破裂模式有重要影响。随着包体泊松比的增大 ,包体试样的最大承载力、主声发射能量及总声发射能量都呈上升趋势 。 展开更多
关键词 包体泊松比 数值试验 破裂模式 声发射能量 在载力 岩石破裂 地震
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基于X射线CT基础上的砂岩破裂模式研究
15
作者 曹广祝 王殿武 强毅 《西安理工大学学报》 CAS 2004年第4期361-365,共5页
借助CT机对砂岩破裂过程的实时观测以及结合CT图像和CT数的分析发现:在单轴和三轴压力作用下,砂岩CT数方差变化剧烈的地方发生脆性变化,而方差比较稳定的地方发生塑性变化;当有渗透水流作用时,砂岩应变特性与干砂岩的应变特性有明显差异... 借助CT机对砂岩破裂过程的实时观测以及结合CT图像和CT数的分析发现:在单轴和三轴压力作用下,砂岩CT数方差变化剧烈的地方发生脆性变化,而方差比较稳定的地方发生塑性变化;当有渗透水流作用时,砂岩应变特性与干砂岩的应变特性有明显差异,峰值强度显著增大,残余强度也明显增加;砂岩在单轴干燥状态下发生脆性破坏,而在有渗透压力和围压的情况下发生塑性破坏。通过CT技术可以方便地计算出砂岩的实时孔隙率。 展开更多
关键词 砂岩 渗透水压力 破裂模式 X射线CT
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四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩压缩变形试验与破裂模式研究 被引量:6
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作者 徐添阳 琚宜文 +2 位作者 黄骋 戚宇 朱洪建 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2018年第4期561-568,共8页
页岩气勘探开发的关键是通过储层压裂技术形成大规模的裂隙网络,评价页岩储层可改造性是储层压裂技术的基础,岩石力学和变形特性与储层可改造性关系密切。在四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩宏微观特征观测的基础上,通过页岩单轴压... 页岩气勘探开发的关键是通过储层压裂技术形成大规模的裂隙网络,评价页岩储层可改造性是储层压裂技术的基础,岩石力学和变形特性与储层可改造性关系密切。在四川盆地南缘五峰—龙马溪组海相页岩宏微观特征观测的基础上,通过页岩单轴压缩变形试验,获得其岩石力学参数,结合所得应力-应变曲线及破裂形态分析,结果表明:页岩抗压强度和杨氏模量相对偏低、脆性特征显著;页岩具有单斜面剪切破裂及劈裂式破裂两种模式,其破裂模式决定于页岩层理和加载方向;页岩岩石力学性质与破裂模式受诸多因素影响,非均质性是其中最重要的影响因素。 展开更多
关键词 页岩 压缩变形试验 岩石力学参数 破裂模式 四川盆地南缘
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基于修正相场模型的岩体混合模式破裂数值研究
17
作者 李满 辛昊哲 +3 位作者 刘先珊 张帆 胡大伟 杨福见 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2600-2612,共13页
裂纹起裂、扩展和连接机制的研究对岩体工程稳定性和安全性具有重要的影响。首先将Mohr-Coulomb准则引入到经典相场模型中,建立了由纯拉、拉剪和压剪组成的混合裂纹驱动力,并基于Benzeggagh-Kenane断裂准则获得了等效I-II混合型临界能... 裂纹起裂、扩展和连接机制的研究对岩体工程稳定性和安全性具有重要的影响。首先将Mohr-Coulomb准则引入到经典相场模型中,建立了由纯拉、拉剪和压剪组成的混合裂纹驱动力,并基于Benzeggagh-Kenane断裂准则获得了等效I-II混合型临界能量释放率来替代经典相场模型中的I型临界能量释放率,进而提出了修正相场模型来模拟岩体的混合破裂。此外,基于修正相场模型提出了拉伸裂纹、剪切裂纹及拉剪混合裂纹的判别准则。最终,模拟具有不同几何缺陷的裂隙试件单轴压缩试验,并与试验结果和数值结果对比,证明了提出的修正相场模型不仅具备模拟裂隙岩体混合破裂的能力,而且可以区别裂纹模式,研究成果有助于加深对裂隙岩体破裂机制的理解。 展开更多
关键词 相场模型 岩体 裂纹扩展 破裂模式
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基于亚临界裂纹扩展的岩石蠕变−冲击变形破裂特征
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作者 张广超 周泽森 +5 位作者 周广磊 徐涛 Heinz KONIETZKY 赵西坡 黄贺 刘宇航 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1527-1540,共14页
在深部资源开采过程中,深部岩石长期承受高应力及动载扰动,冲击地压、岩爆等动力灾害频发,严重制约了深部资源的安全高效生产。为研究深部岩石在蠕变和冲击载荷共同作用下的变形破坏机制,基于亚临界裂纹扩展理论及断裂力学理论建立了岩... 在深部资源开采过程中,深部岩石长期承受高应力及动载扰动,冲击地压、岩爆等动力灾害频发,严重制约了深部资源的安全高效生产。为研究深部岩石在蠕变和冲击载荷共同作用下的变形破坏机制,基于亚临界裂纹扩展理论及断裂力学理论建立了岩石蠕变模型,通过统一时间尺度的方式实现了蠕变和冲击2个不同应变率范围载荷的统一求解,并基于二维块体离散元软件UDEC开发了岩石在蠕变和冲击共同作用下的数值模型,在验证该模型的基础上,研究了不同蠕变应力水平和不同冲击载荷对岩石变形破裂特征的影响。研究表明:基于亚临界裂纹扩展理论的岩石蠕变-冲击模型能较好地描述岩石初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段,且该数值模型可以准确地模拟冲击载荷后蠕变应变增加及蠕变破坏时间缩短的效应;随着亚临界裂纹常量B增大或应力腐蚀指数n减小,岩石稳态蠕变阶段应变率增大,岩石稳态蠕变阶段及蠕变破坏寿命缩短;随着蠕变应力水平的增加,岩石瞬时弹性应变及稳态蠕变阶段相同冲击载荷引起的瞬时应变随蠕变应力水平的增加而增加,且岩石在蠕变和冲击的作用下的破坏时间具有明显的非线性特征;随着冲击载荷增加,岩石的瞬时应变明显增大,在高冲击载荷下具有更快的增长率,且岩石失稳破坏时间随冲击载荷的变化差异明显,在高冲击载荷下,岩石试样失稳破坏时间明显缩短。 展开更多
关键词 亚临界裂纹扩展 蠕变 冲击 离散元数值模拟 破裂模式
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不同含水率断层宏微观破裂与强度折减损伤
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作者 高涛 陈云娟 +4 位作者 敬艺 刘建民 王津津 杨传成 宋润钊 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第9期3773-3780,共8页
为探究深部地区断层花岗岩不同含水率的宏观与微观跨尺度性质,开展了轴压力学试验、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验,分析其多尺度破裂与强度折减损伤关系。结果表明:无水状态... 为探究深部地区断层花岗岩不同含水率的宏观与微观跨尺度性质,开展了轴压力学试验、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验,分析其多尺度破裂与强度折减损伤关系。结果表明:无水状态下宏观以剪切破坏为主且破裂面平滑,而随着含水率提高,其破裂模式以张拉破坏为主,裂纹路径与主应力方向平行且整体松散;低含水率工况微观破裂为沿晶破裂,高含水率工况为沿晶破裂和穿晶破裂的复合型破坏;吸水中期峰值强度与弹性模量两指标衰减率为前期6倍,达到衰减幅度最大限并呈非线性指数下降,吸水后期两指标衰减率回弹至前期状态;劣化系数随含水率增长而降低,吸水前期水分子起润滑岩石内部矿物作用,中后期阶段水分子发生侵蚀软化导致强度大幅度折减。 展开更多
关键词 深部断层 花岗岩 破裂模式 微观机制 强度折减
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热损伤砂岩单轴压缩声发射响应及破裂演化分析 被引量:2
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作者 易恩兵 徐军见 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期48-55,共8页
温度影响下的围岩稳定性问题是核废料贮存、地热开发及火灾后围岩修复等工程实践中面临的紧迫问题,阐明不同温度影响下的岩石承载过程声发射响应及变形破坏特征对热损伤围岩稳定性分析具有重要意义。采用室内试验、统计学分析和细观形... 温度影响下的围岩稳定性问题是核废料贮存、地热开发及火灾后围岩修复等工程实践中面临的紧迫问题,阐明不同温度影响下的岩石承载过程声发射响应及变形破坏特征对热损伤围岩稳定性分析具有重要意义。采用室内试验、统计学分析和细观形貌观测相结合的方法,以25~600℃不同温度热处理后的砂岩为研究对象,首先开展单轴压缩声发射试验,然后分析声发射参数特征,并对破坏后的试样破裂形态及破断口形貌进行了综合分析。结果表明:不同温度影响后砂岩承载破坏过程声发射振铃计数和幅值均表现出相同的时序演化趋势,声发射信号活跃程度与温度密切相关;基于核密度估计法的声发射AF-RA数据点高密度集中区域的动态演化规律反映出,温度达到600℃后剪切破裂模式主导砂岩破裂的优势地位尤为明显,这与破坏试样宏观破裂形态及破裂断口微观形貌分析结果基本一致。研究成果可为工程实践中热损伤岩石力学性能分析及稳定性判别提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 高温 声发射 破裂模式
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