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单轴压缩砂岩细观裂纹动态演化特征试验研究 被引量:13
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作者 王春来 侯晓琳 +2 位作者 李海涛 张书江 陶志刚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2120-2125,共6页
岩石细观裂纹的动态演化特征作为岩石破坏的重要信息,其研究对于分析岩爆的孕育过程及预测岩石动力灾害发生有着重要意义。采用应力分析和声发射参数方法,研究了砂岩在单轴压缩条件下的细观裂纹的强度动态演化特征。试验结果表明,应力... 岩石细观裂纹的动态演化特征作为岩石破坏的重要信息,其研究对于分析岩爆的孕育过程及预测岩石动力灾害发生有着重要意义。采用应力分析和声发射参数方法,研究了砂岩在单轴压缩条件下的细观裂纹的强度动态演化特征。试验结果表明,应力与砂岩细观裂纹扩展诱发声发射(AE)事件的强度特征有较好的阶段性变化规律,将峰前裂纹动态演化划分为三个阶段。进一步分析裂纹的类型特征,提出三阶段四维演化过程分析方法。细观裂纹多为张拉型,随着时间的增加,细观裂纹向剪切型裂纹转变,裂纹数量迅速增加,裂纹强度逐渐增大。提出将第三阶段AE事件出现的高强度、高RA、低AF特征作为砂岩破裂失稳的定性预警条件。通过矩张量反演对比分析了的细观裂纹数量和类型的动态演化。 展开更多
关键词 裂纹演化 细观裂纹 声发射 矩张量 预警
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含孔软煤试样破坏过程的细观裂纹损伤演化机制 被引量:4
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作者 张天军 郭海龙 +2 位作者 景晨 张磊 王康 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期96-103,共8页
细观裂纹的损伤累积是造成抽采钻孔孔周形成大面积裂隙漏气通道的主要原因之一。孔周细观裂纹的损伤累积表现为孕育、稳定发展及快速发展3个阶段。为探究孔周松软煤体在不同阶段的损伤演化和裂纹扩展特征,开展含孔软煤试样单轴压缩破坏... 细观裂纹的损伤累积是造成抽采钻孔孔周形成大面积裂隙漏气通道的主要原因之一。孔周细观裂纹的损伤累积表现为孕育、稳定发展及快速发展3个阶段。为探究孔周松软煤体在不同阶段的损伤演化和裂纹扩展特征,开展含孔软煤试样单轴压缩破坏过程中的细观裂纹损伤规律研究。将石膏与水以质量比7∶3混合制成类软煤含孔方形试样,进行单轴压缩试验并采用数字散斑相关测量方法(DSCM)获取试样表面全场变形。基于此,提出了利用DSCM系统确定即时泊松比的方法,并将其用于计算细观裂纹密度以及松软煤体受荷载作用时的细观裂纹损伤本构关系的建立。结果表明:①基于DSCM技术,可以准确、可靠的求得含孔软煤试样的泊松比。②细观裂纹损伤的孕育和稳定发展阶段,细观裂纹密度增长缓慢,试样表面未出现明显的宏观裂纹。损伤的快速发展阶段,细观裂纹密度呈现指数式的增长,此时远离孔边的区域产生了明显可见的宏观裂纹。③弹性阶段微裂纹扩展十分缓慢,塑性阶段微裂纹扩展速率加快,应力峰值点是微裂纹扩展加速的突变点。④建立了松软媒体受荷载作用时的损伤演化模型,即时泊松比可以体现松软煤体细观损伤的非弹性等力学效应。 展开更多
关键词 软煤裂纹扩展 数字散斑 细观裂纹 本构模型 单轴压缩
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焊接结构损伤区细观裂纹扩展的分形特征及其多尺度损伤表征 被引量:8
3
作者 赵超凡 李兆霞 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1039-1044,共6页
为了研究焊接结构破坏过程中的宏细观损伤演化特征及其表征方法,以含细观裂纹的焊接构件为对象,采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术同步记录试样内部细观结构和宏观力学性能变化过程.实验发现,试样变形过程中试样在弹性模量减小... 为了研究焊接结构破坏过程中的宏细观损伤演化特征及其表征方法,以含细观裂纹的焊接构件为对象,采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术同步记录试样内部细观结构和宏观力学性能变化过程.实验发现,试样变形过程中试样在弹性模量减小的同时,其内部细观裂纹不断萌生、扩展和聚合,扩展形态表现出显著的分形特征,且分形维数随试样塑性变形呈线性增加的趋势.综合考虑裂纹扩展形态的分形维数度量与裂纹扩展的物理意义,提出了一种多尺度损伤表征方法,以同时描述结构宏观损伤特性与内部细观裂纹扩展特性,并用传统的损伤量化方法进行验证.结果表明,新的多尺度损伤表征方法能够很好地描述细观裂纹到宏观损伤的多尺度演化过程. 展开更多
关键词 X射线计算机断层扫描 分形维数 塑性变形 细观裂纹 多尺度损伤表征
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考虑细观裂纹分形扩展的损伤多尺度分析
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作者 李杰 李兆霞 赵超凡 《山西建筑》 2015年第36期24-26,共3页
依据焊接区细观裂纹扩展形态的分形特征,建立了分形损伤变量,推导了应变—损伤耦合本构方程,结合多尺度数值分析模型,研究了焊接构件从细观裂纹开始到构件断裂的跨尺度损伤演化过程,结构表明:数值模拟结果与实验观测相一致,分形损伤变... 依据焊接区细观裂纹扩展形态的分形特征,建立了分形损伤变量,推导了应变—损伤耦合本构方程,结合多尺度数值分析模型,研究了焊接构件从细观裂纹开始到构件断裂的跨尺度损伤演化过程,结构表明:数值模拟结果与实验观测相一致,分形损伤变量具有正确性和合理性。 展开更多
关键词 焊接构件 细观裂纹 分形维数 损伤变量
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单轴压缩下大理岩细观裂纹扩展试验研究 被引量:1
5
作者 武沂泉 曹后龙 《山西建筑》 2012年第33期94-95,共2页
利用带有加载装置的扫描电镜(SEM)实时动态观测系统和数字图像处理技术,对大理岩试件在受单轴压缩时所产生的微裂纹的萌生、扩展过程进行了定量分析,得到微裂纹扩展的规律,对岩石力学研究有一定的理论意义。
关键词 大理岩 扫描电镜 细观裂纹 试验研究
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高温岩石细观裂纹演化机制研究进展
6
作者 高经纬 蒋迪 范立峰 《应用力学学报》 2025年第2期264-285,共22页
为了深入理解高温岩石细观裂纹演化机制,通过分析,从缓慢加热冷却作用效应、热冲击作用效应、应力作用效应和高温-应力共同作用效应4个角度系统地总结了岩石细观裂纹演化机制研究进展,阐述了高温岩石细观裂纹演化规律,梳理了声发射监测... 为了深入理解高温岩石细观裂纹演化机制,通过分析,从缓慢加热冷却作用效应、热冲击作用效应、应力作用效应和高温-应力共同作用效应4个角度系统地总结了岩石细观裂纹演化机制研究进展,阐述了高温岩石细观裂纹演化规律,梳理了声发射监测技术、超声波技术、压汞技术、核磁共振技术、光学显微镜、扫描电子显微镜以及CT扫描系统等先进试验技术在细观裂纹演化机制研究中的应用。指出现有研究存在的局限性,缺乏多物理场-多相介质耦合作用下细观结构变化的研究,缺乏细观结构参数与宏观物理力学参数建立定量关系的研究,从多技术联合监测和建立宏细观定量关系两方面展望了高温岩石细观裂纹演化问题的研究趋势。 展开更多
关键词 岩石 高温 热冲击 高温-应力作用 细观裂纹
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脆硬性泥页岩细观损伤裂纹的分形研究 被引量:3
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作者 王萍 屈展 +1 位作者 张炯 覃园圆 《科技通报》 北大核心 2015年第1期19-22,共4页
分析了具有细观损伤裂纹的泥页岩内部结构,从损伤裂纹的分布及演化特征看出,泥页岩的内部细观损伤断裂行为具有分形特征,因此泥页岩的损伤演化行为可以用分形方法来描述。通过研究发现,泥页岩的内部损伤演化趋势是可以用内损伤区分形维... 分析了具有细观损伤裂纹的泥页岩内部结构,从损伤裂纹的分布及演化特征看出,泥页岩的内部细观损伤断裂行为具有分形特征,因此泥页岩的损伤演化行为可以用分形方法来描述。通过研究发现,泥页岩的内部损伤演化趋势是可以用内损伤区分形维数来量化的,分形维数与应力之间的关系是非线性的。 展开更多
关键词 脆硬性泥页岩 细观损伤裂纹 分形维数
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基于颗粒离散元法的锚固节理剪切行为宏细观研究 被引量:16
8
作者 王刚 袁康 +3 位作者 蒋宇静 石永奎 陈连军 韩作振 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2381-2389,共9页
为了研究锚固节理岩体的破坏特点及锚固机理,基于颗粒离散元法利用修正的锚杆双线性本构模型对有锚和无锚节理面在不同边界条件下进行了宏观研究,并对锚固节理试件内部颗粒之间接触力和颗粒旋转弧度等的演化过程进行了细观研究。研究结... 为了研究锚固节理岩体的破坏特点及锚固机理,基于颗粒离散元法利用修正的锚杆双线性本构模型对有锚和无锚节理面在不同边界条件下进行了宏观研究,并对锚固节理试件内部颗粒之间接触力和颗粒旋转弧度等的演化过程进行了细观研究。研究结果表明:1压剪作用下锚固节理块体中处于拉伸状态的锚杆对节理面施加了一个附加的法向应力,从而提高了节理面的黏聚力;随着法向应力的增加,锚杆对节理面峰值剪切强度的贡献越来越小,在宏观上揭示了加锚节理岩体的锚固机理。2压剪荷载和边界位移约束共同作用下,锚固节理试件内部颗粒间接触力和颗粒自身位置不断演化并重新分布,在锚杆周围以及节理面凸起处产生较高的接触压力并在锚杆与节理面交叉处发生较大的颗粒旋转弧度,进而导致压致拉裂纹的产生以及颗粒旋转导致的剪切裂纹的萌生,从细观层面揭示了锚固节理岩体的破坏特点。 展开更多
关键词 锚固节理 颗粒离散元法 剪切试验 接触力 颗粒旋转弧度 细观裂纹
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基于颗粒离散元法岩石压缩过程破裂机制宏细观研究 被引量:15
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作者 袁康 蒋宇静 +1 位作者 李亿民 王刚 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期913-922,共10页
为了研究岩石在压缩荷载作用下的破裂机制,基于颗粒离散元法,对岩石压缩荷载作用下内部颗粒组分的宏细观力学响应进行研究,得到岩石压缩破坏过程中颗粒旋转弧度、颗粒间接触力、颗粒竖向位移以及细观裂纹的演化过程。研究结果表明:岩石... 为了研究岩石在压缩荷载作用下的破裂机制,基于颗粒离散元法,对岩石压缩荷载作用下内部颗粒组分的宏细观力学响应进行研究,得到岩石压缩破坏过程中颗粒旋转弧度、颗粒间接触力、颗粒竖向位移以及细观裂纹的演化过程。研究结果表明:岩石宏观破裂过程是在外部荷载作用下,内部组分之间相互作用导致的岩石试件由静态到动态、由局部到整体、由细观到宏观的不断演化的过程,并最终形成宏观上的破裂带。研究结果从细观层面揭示岩石的破裂机制,对岩体工程稳定性的评价、地质灾害发生的预测等具有参考价值。 展开更多
关键词 岩石 压缩试验 破裂机制 颗粒旋转弧度 接触力 细观裂纹
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不同粗糙度下锚固节理破坏机理宏细观研究 被引量:7
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作者 张永政 王刚 +3 位作者 马明 赵志鹏 赵云鹏 孙昭晖 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3373-3383,共11页
为了研究不同粗糙度下锚固节理岩体的破坏特征和锚固机理,利用二维颗粒流程序PFC2D生成6种不同粗糙度的锚固节理面,并对这6种粗糙度的锚固节理模型在5种法向荷载下进行剪切实验,探讨JRC值和颗粒摩擦因数对锚固节理抗剪强度的影响。并从... 为了研究不同粗糙度下锚固节理岩体的破坏特征和锚固机理,利用二维颗粒流程序PFC2D生成6种不同粗糙度的锚固节理面,并对这6种粗糙度的锚固节理模型在5种法向荷载下进行剪切实验,探讨JRC值和颗粒摩擦因数对锚固节理抗剪强度的影响。并从宏细观角度分析不同节理粗糙度的形貌破坏和裂纹扩展演化特征。研究结果表明:当剪切试验中节理面的微凸体没有发生太大的破坏时,锚固体系的峰值剪切强度随粗糙度的增加而不断变大,但是当微凸体剪断破坏后峰值抗剪强度会有小幅的衰减,同时随着节理面摩擦因数的增加,锚固体系的峰值剪切强度也相应变大,并呈现很好的线性关系;细观裂纹开始主要在节理面的微凸体处产生,随后在锚杆周围快速大量产生,并且逐步扩展到模型的内部,产生的裂纹以张拉裂纹为主;锚固节理上的颗粒间接触力的数量和方位角的分布区域随剪切过程的进行逐渐衰减,并且接触方位角逐渐向剪切荷载施加的方向发生偏转。 展开更多
关键词 粗糙度 离散元 剪切实验 接触力 细观裂纹 接触方位角 颗粒旋转角度
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压裂液高压渗滤对砂岩基质损伤演化的细观力学分析 被引量:2
11
作者 吴飞鹏 范贤章 +3 位作者 徐尔斯 杨涛 颜丙富 刘静 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3238-3248,共11页
水力压裂过程中压裂液在裂缝面的高压渗滤,会引起裂缝两侧孔隙压力场变化,导致岩石力学本构特征发生改变,并进一步影响水力裂缝的动态扩展。采用基于细观断裂的宏观损伤理论,借助直线型滑移裂纹模型,推导了可考虑孔隙内饱和流体压力作... 水力压裂过程中压裂液在裂缝面的高压渗滤,会引起裂缝两侧孔隙压力场变化,导致岩石力学本构特征发生改变,并进一步影响水力裂缝的动态扩展。采用基于细观断裂的宏观损伤理论,借助直线型滑移裂纹模型,推导了可考虑孔隙内饱和流体压力作用的细观裂纹尖端应力强度因子模型;进而建立了饱和岩石应力-应变本构模型,并与室内饱和岩石压缩试验结果进行了对比分析;并利用该本构模型,评价了孔隙压力水平对饱和岩石力学性质和损伤增渗程度的影响规律。结果表明,所建本构模型可较好地表征孔隙压力变化对岩石力学性质的影响规律;岩石基质细观裂纹内的流体压力变化对岩石弹性模量和泊松比影响较小,但会大幅减小岩石开始发生塑性损伤的应力极限,弱化岩石抗压强度,减小裂缝两侧岩石受挤压而发生塑性形变的能量损耗,提高水力压裂能量利用率。压裂过程中裂缝周围的孔隙压力高于一定门限值后,会促进细观裂纹产生非稳态快速扩展,从而促进更多裂纹发生贯通串联,形成复杂裂缝网络,且可提高水力裂缝周围岩石的渗透率。所建立饱和岩石本构模型可为水力压裂引发岩石基质损伤增透的数学模拟提供一定理论支撑。 展开更多
关键词 水力压裂 孔隙压力 应力-应变本构模型 细观裂纹
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正断层错动对围岩-衬砌体系响应影响的离散-连续耦合模拟研究 被引量:13
12
作者 马亚丽娜 崔臻 +2 位作者 盛谦 周光新 王天强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2088-2097,共10页
震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩-隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散-连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性... 震害记录表明,隧洞结构的破坏多发生在围岩质量差和地层条件有较大变化的断层破碎带。为研究断层错动对围岩-隧洞响应特性的影响,提出基于三维离散-连续耦合理论的跨断层隧洞错断分析方法,并将现有室内模型试验引入验证耦合方法正确性的对比试验中。基于耦合模型,探索细观裂纹不断聚集形成破裂的过程及剪切带的演化规律,研究跨断层隧洞变形机制及内力响应特征,另外,深入分析了衬砌厚度、衬砌混凝土弹性模量和隧洞上覆土层厚度对隧洞受力变形响应的影响。研究结果显示:拉裂纹在上盘内衬砌底部聚集形成倒三角破裂带,剪裂纹呈条带状集中分布在断层错动面处;同时,衬砌在临近断层剪切面处发生急剧变形,上盘内衬砌顶部受压而底部受拉,下盘内衬砌顶部受拉而底部受压;此外,合理范围内提高衬砌厚度及混凝土弹性模量有利于提高衬砌抵抗变形的能力,埋深较大的隧洞在断层错动条件下易受到围岩保护,从而减小变形破坏的程度。研究结果可以为跨断层隧洞的围岩稳定性评价、隧洞抗错断结构设计提供一定参考。 展开更多
关键词 隧洞 正断层 离散-连续耦合 细观裂纹 受力变形响应
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砼梁抗弯CT观测试验研究
13
作者 杜志远 刘明群 《公路与汽运》 2015年第3期188-191,共4页
砼是一种典型的非均质材料,这种性质对提高地震荷载作用下砼设计强度及其他动力学参数选取有重要意义。长期以来,砼材料的率效应研究主要采用宏观力学试验方法。文中采用X射线CT技术研究砼梁在不同应变率作用下的破裂过程,结果显示砼梁... 砼是一种典型的非均质材料,这种性质对提高地震荷载作用下砼设计强度及其他动力学参数选取有重要意义。长期以来,砼材料的率效应研究主要采用宏观力学试验方法。文中采用X射线CT技术研究砼梁在不同应变率作用下的破裂过程,结果显示砼梁细观裂纹的起裂点增多,裂纹逐渐平直化,裂纹穿过骨料现象增多,动强度增大。 展开更多
关键词 桥梁 工程结构 砼梁 CT 细观裂纹
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侧向受拉脆性岩石压缩本构及蠕变失效研究
14
作者 李晓照 车行 +1 位作者 邵珠山 戚承志 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期746-753,共8页
轴向压缩作用下,脆性岩石侧向应力严重影响岩石力学特性。侧向压应力影响下的轴向压缩岩石力学行为已经得到广泛研究,然而侧向拉应力对轴向压缩岩石力学行为影响研究很少。本文基于脆性岩石翼型裂纹扩展模型中,初始裂纹面法向应力与剪... 轴向压缩作用下,脆性岩石侧向应力严重影响岩石力学特性。侧向压应力影响下的轴向压缩岩石力学行为已经得到广泛研究,然而侧向拉应力对轴向压缩岩石力学行为影响研究很少。本文基于脆性岩石翼型裂纹扩展模型中,初始裂纹面法向应力与剪切应力的正负方向为判断依据,研究了侧向拉应力对轴向压缩力学行为的影响。发现恒定的侧向拉应力作用下,轴向压缩应力渐进变化过程中,脆性岩石内部细观初始裂纹面的法向应力只能为压缩应力,不存在拉应力情况。分析了从侧向压应力到拉应力转化过程中,脆性岩石轴向压应力与细观裂纹扩展长度关系、轴向压应力与轴向应变关系、岩石峰值强度、裂纹启裂应力及初始弹性模量的变化规律。并分析了侧向拉应力对岩石蠕变裂纹长度、裂纹速率、轴向应变及应变率演化曲线,以及对蠕变失效时间及稳态蠕变应变率的影响。讨论了侧向拉压应力突变转化以及侧向拉应力分级增大对轴向压缩岩石蠕变演化行为影响。该研究为深部地下工程围岩稳定性评价提供了一定理论依据。 展开更多
关键词 岩石力学 侧向拉应力 细观裂纹 应力-应变关系 蠕变失效
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A New 3D Meso-mechanical Modeling Method of Coral Aggregate Concrete Considering Interface Characteristics 被引量:1
15
作者 CHEN Boyu YU Hongfa ZHANG Jinhua 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2022年第S01期98-105,共8页
On the basis of the three-dimensional(3D)random aggregate&mortar two-phase mesoscale finite element model,C++programming was used to identify the node position information of the interface between the aggregate an... On the basis of the three-dimensional(3D)random aggregate&mortar two-phase mesoscale finite element model,C++programming was used to identify the node position information of the interface between the aggregate and mortar elements.The nodes were discretized at this position and the zero-thickness cohesive elements were inserted.After that,the crack energy release rate fracture criterion based on the fracture mechanics theory was assigned to the failure criterion of the interface transition zone(ITZ)elements.Finally,the three-phase mesomechanical model based on the combined finite discrete element method(FDEM)was constructed.Based on this model,the meso-crack extension and macro-mechanical behaviour of coral aggregate concrete(CAC)under uniaxial compression were successfully simulated.The results demonstrated that the meso-mechanical model based on FDEM has excellent applicability to simulate the compressive properties of CAC. 展开更多
关键词 coral aggregate concrete(CAC) finite discrete element method 3D meso-mechanical model fracture cracks C++
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