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动静组合加载下锚固裂隙岩体的止裂与吸能机理 被引量:1
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作者 韩凤岩 余东峰 +2 位作者 陈瑜 黄林冲 徐志胜 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1418-1424,共7页
为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特... 为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特性、能量耗散及破坏特征进行了研究,并从细观能量耗散角度阐述了锚杆在动荷载下对裂隙岩体的锚固机理.结果表明:裂隙岩体和锚固裂隙岩体的动态抗压强度随冲击气压的增大而增加,锚杆对裂隙岩体的锚固效应可提高动态抗压强度,减小裂隙岩体的冲击后破坏程度,锚固裂隙岩体能量吸收率变化规律趋同于完整岩体;从细观角度分析,锚杆加固使得裂隙岩体的摩擦滑移耗散能和破坏后碎块携带动能降低,整体吸收能量减少. 展开更多
关键词 动静组合 裂隙岩石 力学特性 锚固机理 有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合
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动静组合加载下砂岩剪切力学特性试验研究
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作者 龚昌建 冯国瑞 +4 位作者 张玉江 崔炳渊 蔡文浩 崔江慧 张郑军 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期48-61,共14页
动载扰动作用是影响遗煤复采过程中围岩稳定性的重要因素,为研究不同预静载水平下动载扰动对砂岩抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、应变场及声发射等参数的影响,采用动静载多场耦合试验系统、声发射监测系统和DIC应变监测系统对砂岩进行了... 动载扰动作用是影响遗煤复采过程中围岩稳定性的重要因素,为研究不同预静载水平下动载扰动对砂岩抗剪强度、黏聚力、内摩擦角、应变场及声发射等参数的影响,采用动静载多场耦合试验系统、声发射监测系统和DIC应变监测系统对砂岩进行了动静组合加载变角剪切试验。研究结果表明:在组合加载下,随着预静载水平的增大,砂岩抗剪强度和黏聚力呈先增大后减小的趋势,内摩擦角和扰动前后最大主应变差值呈先减小后增大的趋势,均在75%τ预静载水平处达到极值;在组合加载下,声发射累计能量和累计振铃计数整体上可划分为第一稳定增长期、第一突增期、平静期、第二突增期、第二稳定增长期和第三突增期6个阶段,在扰动阶段声发射信号活跃程度随着预静载水平的增大呈先减小后增大的趋势,极值出现在60%τ预静载水平处。研究成果可为动静组合加载下围岩稳定性控制提供理论参考。 展开更多
关键词 动静组合 变角剪切 黏聚力 内摩擦角
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动静加载下组合煤岩的应力波传播机制与能量耗散 被引量:61
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作者 刘少虹 毛德兵 +1 位作者 齐庆新 李凤明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A01期15-22,共8页
运用改进的霍普金森压杆,在波动力学理论的基础上,研究动静载下煤岩结构的应力波传播机制与能量耗散,分析应力波幅值和静载对煤岩组合体中应力波的波形、透射系数、反射系数和能量耗散的影响规律。研究结果表明:应力波幅值和静载明显... 运用改进的霍普金森压杆,在波动力学理论的基础上,研究动静载下煤岩结构的应力波传播机制与能量耗散,分析应力波幅值和静载对煤岩组合体中应力波的波形、透射系数、反射系数和能量耗散的影响规律。研究结果表明:应力波幅值和静载明显的影响组合煤岩中应力波的传播性质;并且煤岩组合结构初始处于弹性与塑性状态的透射、反射系数随动载的变化规律是不同的。动载能量耗散随应力波幅值的增大而增大,随着静载的增大呈现先增大后减小的趋势。同时注意到组合煤岩在静载在0.50~0.75动载耗散能量迅速降低,并且组合加载下煤岩结构的破坏失稳可分为两种形式,包括动载主导和动载诱发,分别以动载和静载为主要能量源。由静载对应力波传播机制和能量耗散的影响可知,埋深不同或距离采掘空间的远近不同,应力波传播机制和能量耗散是不同的。 展开更多
关键词 动静组合 组合煤岩 应力波 能量耗散 冲击地压
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动静组合加载条件岩爆特性及倾向性指标 被引量:30
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作者 殷志强 李夕兵 +2 位作者 董陇军 金解放 马海峰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3249-3256,共8页
基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反... 基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反映出岩体岩爆破坏应力峰值后的能量释放特征。选取0轴压、抗压强度的20%,60%,70%和80%共5个典型轴压水平,进行不同冲击能量下的动静组合冲击实验。通过对试验结果的分析,考察动静组合加载下的岩爆特性及倾向性指标方法。研究结果表明,新指标能够较好反映岩石的岩爆倾向性。通过分析比较,进而提出动静组合加载下岩爆倾向性指标判据的初步建议。根据该建议指标可以反映出激励性岩爆的发生受静载和动载2种因素的综合作用。 展开更多
关键词 岩爆 动静组合 倾向指标 分离式霍布金森压杆
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动静组合循环加载试验系统研制及试验 被引量:14
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作者 文志杰 黄景 +3 位作者 蒋宇静 左宇军 朱祝武 肖鹏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2817-2827,共11页
针对地下采场围岩在冲击地压作用下失稳破坏问题,根据冲击地压诱发因素确定其力源条件,研发动静组合循环加载试验系统,该系统通过MOOG761高频响动态伺服阀控制对煤岩体实行单轴压缩、蠕变加载、动静组合加载与循环加卸载等多种应力路径... 针对地下采场围岩在冲击地压作用下失稳破坏问题,根据冲击地压诱发因素确定其力源条件,研发动静组合循环加载试验系统,该系统通过MOOG761高频响动态伺服阀控制对煤岩体实行单轴压缩、蠕变加载、动静组合加载与循环加卸载等多种应力路径加载试验,模拟工作面回采期间坚硬顶板破断、工程爆破等动力扰动影响对煤岩体损伤的过程。借助声发射系统采集煤岩体损伤过程能量特征参数,建立应力-应变曲线与声发射信号的对应关系,并对试样破坏能量演化过程进行阶段划分。研究结果表明:与常规单轴压缩试验相比,7.5 MPa静荷载水平组合强度均值较单轴压缩试验强度增加12.14%,组合强度略有增加,15.0 MPa静荷载水平组合强度均值较单轴压缩试验强度增加34.05%,组合强度增幅显著;动静组合循环加载下试样的声发射事件数随动力扰动振幅升高而呈阶段性增加,动静组合循环加载的破坏模式主要分为缓慢增长阶段、急速增长阶段,相对稳定阶段和瞬时释放共4个阶段,峰值应变随动力扰动荷载增加先减小后增加,曲线整体呈"U"型发展趋势。该试验系统能够较好地反映岩体在动静组合加载下力学特征劣化过程,可用于不同尺度煤岩体的轴向动静组合加载力学特性研究。 展开更多
关键词 动静组合 岩石力学 声发射特征 力学特征
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围压卸荷条件砂岩动静组合加载碎块分维特性 被引量:9
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作者 殷志强 李夕兵 +1 位作者 马海峰 李传明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期83-88,共6页
利用带轴向静压和主动围压加载装置的分离式霍普金森压杆试验设备,研究了砂岩试样在不同轴向静载等级(0MPa^72MPa)、不同冲击能量下的动态力学特性,结合分形理论和能量原理,分析高应力试样破裂块度分布规律及其能量的相关性。试验结果表... 利用带轴向静压和主动围压加载装置的分离式霍普金森压杆试验设备,研究了砂岩试样在不同轴向静载等级(0MPa^72MPa)、不同冲击能量下的动态力学特性,结合分形理论和能量原理,分析高应力试样破裂块度分布规律及其能量的相关性。试验结果表明:在轴向静载一定的情况下,砂岩试样的动态压缩强度随冲击能量的增大而提高;试样发生临界破坏,冲击能量随轴向静载的增大出现先增加后减小,试样破坏形态由中心破裂向更为复杂的压剪破裂转变;在较高轴向静载下,碎块分维数与冲击能量之间呈现非线性递增关系,表明较小的冲击能量有助于诱发高轴向静载储能释放,提高砂岩试样破碎程度。 展开更多
关键词 动静组合 高应力 块度分形 能量
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动静组合加载下岩石破坏的声发射实验 被引量:17
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作者 王其胜 万国香 李夕兵 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期247-253,共7页
在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加... 在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加载末期,能量出现一定的回升,产生了"拐点";II型,声发射峰值能量之后,能量衰减相对I型较慢,且不出现"拐点"。分别讨论了轴向静载和动载应变率对声发射能量的影响:声发射峰值能量随轴向静载增大而减小;当轴向静载位于岩石弹性段时,峰前声发射能量随静载缓慢增大,当轴向静载超过弹性段时,峰前声发射能量随轴向静载增大而急剧增大;声发射峰值能量和峰前能量均随动载应变率增大而减小。本研究对于重新寻求动静组合加载下岩石破坏的声发射前兆规律具有理论和实践意义。 展开更多
关键词 爆炸力学 声发射 动静组合 峰值能量 破碎程度
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砂型3D打印类煤试样动静组合加载力学特性 被引量:10
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作者 蒋力帅 吴星宇 +2 位作者 王庆伟 冯昊 吴秋红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1196-1207,共12页
深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制... 深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似。基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究。结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著。揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律。 展开更多
关键词 砂型3D打印 动静组合 态力学特性 破坏特征 类煤试样
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基于动静组合加载力学试验的深部开采岩石力学研究进展与展望 被引量:85
9
作者 李夕兵 宫凤强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期846-866,共21页
深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情... 深部围岩开采前处于高静应力状态,开采(开挖)过程中不可避免承受机械或爆破开挖带来的开采扰动、卸载扰动以及应力调整扰动作用,属于典型的动静组合受力状态。用动静组合加载力学研究深部开采岩石力学问题更加符合深部围岩开采的实际情况。从深部围岩开采受力全过程出发,介绍了"岩石动静组合力学"概念和试验研究的提出过程,阐述了岩石动静组合力学试验研究从一维状态到二维状态再到三维状态的发展历程,并重点介绍了真三轴动静组合加载岩石力学试验系统的研制情况和取得的研究进展。根据对深部开采岩石力学科学认识的不断深入,结合动静组合加载岩石力学试验相关研究结果,揭示了深部岩石在各种动静组合受力状态下的力学响应、破坏特征以及能量规律,科学再现并解释了岩爆、板裂及冲击地压等非常规岩石破坏现象和机理。在此基础上,系统总结了真三轴动静组合加载岩石力学试验机的共同特点,并提出了未来研究的4个重点发展方向:(1)发展能实现"三维高静应力+卸载+冲击扰动"功能的真三轴SHPB动静组合加载试验机;(2)发展大尺寸岩石内部卸荷真三轴试验机;(3)基于三维动静组合加载岩石力学试验聚焦深部围岩发生岩爆灾害的能量机理;(4)开展深部原位保真取芯的三维动静组合加载岩石力学试验。 展开更多
关键词 岩石力学 深部开采 动静组合 真三轴 高应力 岩爆
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动静加载下组合煤岩破坏失稳的突变模型和混沌机制 被引量:45
10
作者 刘少虹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期292-300,共9页
为进一步加深对动载诱发冲击地压机理的认识,采用时效损伤本构模型与尖点突变理论相结合,得到了一维动静加载下煤岩组合系统的破坏判据、突跳位移以及释放总能量的数学表达式。并建立一维动静载下煤岩组合系统的非线性动力学模型,发现... 为进一步加深对动载诱发冲击地压机理的认识,采用时效损伤本构模型与尖点突变理论相结合,得到了一维动静加载下煤岩组合系统的破坏判据、突跳位移以及释放总能量的数学表达式。并建立一维动静载下煤岩组合系统的非线性动力学模型,发现外载能量与系统自身固有能量之间的相互作用导致模型的演化过程呈阶段性并出现混沌现象;当组合系统本身的非线性作用与外部载荷的作用能力相当时,系统的演化进入混沌阶段。由此得出,井下煤岩体结构与动静载荷之间的相互作用是影响动载诱发冲击地压演化过程的关键。最后,对理论结果进行一维动静加载试验验证,表明理论和试验值吻合较好。 展开更多
关键词 动静 煤岩组合系统 突变理论 混沌理论 冲击地压
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动静组合加载下花岗岩的力学性能 被引量:2
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作者 万国香 王其胜 李夕兵 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期630-634,共5页
在霍普金森试验系统上进行了花岗岩动静组合加载试验,获得了花岗岩在动静组合加载下的力学性能。试验结果表明:当动载不变,改变静载大小,在弹性范围内,花岗岩强度随着静载增大而增大;当静载超过弹性极限时,花岗岩强度迅速降低;在其破坏... 在霍普金森试验系统上进行了花岗岩动静组合加载试验,获得了花岗岩在动静组合加载下的力学性能。试验结果表明:当动载不变,改变静载大小,在弹性范围内,花岗岩强度随着静载增大而增大;当静载超过弹性极限时,花岗岩强度迅速降低;在其破坏过程中对冲击能量的吸收随静载增大而减小;变形模量呈现明显的两段特征。当静载不变,改变动载大小,花岗岩的强度随动载增大而增大;变形模量先随动载增大而增大,而后又突然变小,并不出现两段特征;在其破坏过程中对冲击能量的吸收随动载应变率的增大而逐渐增大。所得结果为岩爆、深部破岩等研究提供实验依据。 展开更多
关键词 动静组合 SHPB冲击系统 力学性能 强度 能量吸收
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动静组合加载下砂岩破坏机制及裂纹密度试验研究 被引量:17
12
作者 王伟 梁渲钰 +3 位作者 张明涛 贾泽钰 张思怡 王奇智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2647-2658,共12页
为探讨砂岩在动静组合加载条件下的破坏特征及损伤规律,采用三维动静组合分离式Hopkinson压杆测试系统对砂岩试样进行了多组动静组合、不同加载速率条件下的冲击试验,利用CT扫描与数字岩芯技术得到了砂岩试样内部不同截面的破坏图和损... 为探讨砂岩在动静组合加载条件下的破坏特征及损伤规律,采用三维动静组合分离式Hopkinson压杆测试系统对砂岩试样进行了多组动静组合、不同加载速率条件下的冲击试验,利用CT扫描与数字岩芯技术得到了砂岩试样内部不同截面的破坏图和损伤后试样内部的三维重构图及裂纹密度,研究了砂岩在不同受力情况下的破坏形式和破坏机制,并对轴压、围压及应变率对砂岩裂纹密度的影响规律进行了探究。试验结果表明:常规动态冲击作用下,砂岩的动态破坏形式为典型的拉伸劈裂破坏;一维动静组合加载下,砂岩的动态破坏形式为典型的压剪破坏,内部呈现出共轭双曲线形的压剪面;三维动静组合加载下,砂岩的动态破坏形式同样表现为压剪破坏,但内部破坏面为圆台(锥)形,并对不同加载条件下砂岩的动态破坏机制进行了分析。在不同加载状态下砂岩的裂纹密度随应变率的增加均呈递增趋势,轴压、围压的施加限制了裂纹的产生和增长速率,围压相对于轴压对裂纹产生和扩展的限制程度更大,并从砂岩的抗压强度和裂纹产生的补偿空间角度对其进行了解释;利用轴压、围压模拟地应力,分析了地下0、200、400、600 m处应变率对砂岩裂纹密度的影响规律,并对其进行了定量分析,若要产生同样效果的裂纹密度,地下600 m处的砂岩所需应变率大约是无地应力状态下的3.4倍。从裂纹密度角度构建了不同加载状态下损伤变量和应变率之间的量化关系式,该研究结果可为无临空面爆破开采过程中不同爆炸应力波与岩石内部裂纹开展程度的量化问题提供了参考。 展开更多
关键词 砂岩 动静组合 CT扫描 破坏机制 应变率 裂纹密度
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动静组合加载下含孔洞层状砂岩破坏机制探究 被引量:23
13
作者 李地元 高飞红 +1 位作者 刘濛 马金银 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2127-2140,共14页
为揭示层理岩石在动静组合加载条件下的力学特性及破坏模式机制,采用分离式霍普金森压杆装置对层状黄砂岩试样施加一维动静组合载荷,结合数字图像相关技术,实时监测试样的动态破裂过程,并分析不同倾角下岩石的破裂演化过程及能耗特性。... 为揭示层理岩石在动静组合加载条件下的力学特性及破坏模式机制,采用分离式霍普金森压杆装置对层状黄砂岩试样施加一维动静组合载荷,结合数字图像相关技术,实时监测试样的动态破裂过程,并分析不同倾角下岩石的破裂演化过程及能耗特性。研究结果表明:动静组合荷载作用下,随层理倾角的增大,含孔洞层状黄砂岩试样的动态强度总体上呈现出先增大后减小的变化规律;不同层理倾角含孔砂岩试样的破坏模式存在明显差异并可被归纳为4类;层理角度为45°时,岩石强度最高,吸收能占比最大。在深部地层的冲击破岩中,合理布置冲击荷载与层理方向间夹角以及破岩位置,可有效提高破岩效率,减小动力扰动对围岩带来的不利影响,提高深部岩石工程的稳定性。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆 动静组合 数字图像相关 破坏模式
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一维动静组合加载下复合岩样动态力学特性试验研究 被引量:20
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作者 杜超超 温森 孔庆梅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第21期168-178,206,共12页
为研究高地应力与动力扰动下复合岩层的破坏机理,利用改进的分离式霍布金森压杆试验装置,开展一维动静组合加载下复合岩样的动态力学特性试验研究。选取0、20%σ_(s)、40%σ_(s)、60%σ_(s)、80%σ_(s)(σ_(s)为岩样静态单轴抗压强度)5... 为研究高地应力与动力扰动下复合岩层的破坏机理,利用改进的分离式霍布金森压杆试验装置,开展一维动静组合加载下复合岩样的动态力学特性试验研究。选取0、20%σ_(s)、40%σ_(s)、60%σ_(s)、80%σ_(s)(σ_(s)为岩样静态单轴抗压强度)5个水平的轴压,对复合岩样进行0.5 MPa和0.9 MPa冲击气压下的冲击试验,并借助高速摄像机对岩层倾角α=30°时岩样的动态破坏过程进行记录。通过对试验结果的分析主要得到以下结论:复合岩样在一维动静组合加载下表现出的动态力学特性变化规律与均质试样以及含裂隙试样有显著差异;轴压对复合岩样的动态变形模量和动态强度有明显的影响,轴压为20%σ_(s)时对应的动弹模和动强度均为极值点;复合岩样的单位体积吸收能随轴压的增大整体呈减小趋势,在α=60°时出现单位体积释放能现象;除α=0°之外,其余各倾角的能量吸收率随轴压的增大总体呈减小趋势;复合岩样随着轴压的增加破坏程度更大,复合岩样主要以拉-剪组合破坏为主,层理面及B材料(即强度较低的岩层)对试样的破坏有控制作用。 展开更多
关键词 复合岩样 动静组合 分离式霍布金森压杆(SHPB) 岩层倾角 态强度
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一维动静组合加载下圆柱孔洞花岗岩的力学性能及破裂特征 被引量:6
15
作者 赵华涛 陶明 +1 位作者 李夕兵 赵瑞 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3077-3091,共15页
地应力集中和动力扰动是诱发深部岩石工程灾变的两个重要因素,开展动静组合加载下含孔洞岩石的力学特性研究能够为揭示深部岩石工程动力灾变提供参考。本文将地下巷道结构简化为含圆柱形孔洞的岩石试样,利用动静组合加载系统分别测试了... 地应力集中和动力扰动是诱发深部岩石工程灾变的两个重要因素,开展动静组合加载下含孔洞岩石的力学特性研究能够为揭示深部岩石工程动力灾变提供参考。本文将地下巷道结构简化为含圆柱形孔洞的岩石试样,利用动静组合加载系统分别测试了不同轴向静载(σ_(s))下试样的动态力学特性,分析了σ_(s)对试样动态力学响应的影响;并对动静组合加载下圆柱孔周边的能量分布特征进行了数值模拟。结果表明:试样动态损伤总是从圆柱孔周边开始;当σ_(s)为27 MPa和36 MPa时,试样动态强度、割线模量达到最大值;试样动态损伤范围随轴向静载的增加先减小后增大,且σ_(s)大于27 MPa后,岩爆现象逐渐增强;在动静组合加载下,最大应变能密度始终出现在垂直于加载方向的圆柱孔周边。 展开更多
关键词 初始应力 圆柱孔洞 动静组合 破坏模式 应变能密度
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一维动静组合加载下深部石英片岩破坏研究 被引量:2
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作者 董贵法 刘连生 +2 位作者 兰德沛 周子荣 钟文 《工程爆破》 2018年第2期8-14,共7页
为研究锡铁山铅锌矿深部石英片岩的力学特性,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对埋深863~1 264m的试样进行25、30、35MPa轴压下的一维动静加载实验,和采用LS-DYNA软件模拟了25、30、35、40、45、50 MPa轴压情况下的冲击实验。研究结果表明:... 为研究锡铁山铅锌矿深部石英片岩的力学特性,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对埋深863~1 264m的试样进行25、30、35MPa轴压下的一维动静加载实验,和采用LS-DYNA软件模拟了25、30、35、40、45、50 MPa轴压情况下的冲击实验。研究结果表明:在冲击作用下,试样的一维动态抗压强度和破坏所需的入射能随着埋深的增加而增加,并呈现出常见的压剪破坏模式;当轴压40MPa左右,埋深1 428m的岩石动态抗压值达到最大;当轴压低于40 MPa时,轴压的增大能加强试样的抗压能力;当轴压大于40MPa时,轴压的增加反而减弱了试样的抗压能力。 展开更多
关键词 SHPB 深部矿柱 态抗压强度 数值模拟 动静组合
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冲击损伤砂岩动静组合加载力学特性研究 被引量:19
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作者 闻磊 梁旭黎 +4 位作者 冯文杰 王伟 王亮 常江芳 袁维 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3540-3552,共13页
利用霍布金森压杆试验装置对灰砂岩试样进行预加静载的循环冲击,使试样产生初始损伤,并分析此过程中试样的损伤演化规律。使用能够施加轴压的霍布金森压杆进行预损伤试样动静组合加载试验,获得试样破坏模式、动态应力-应变关系等指标。... 利用霍布金森压杆试验装置对灰砂岩试样进行预加静载的循环冲击,使试样产生初始损伤,并分析此过程中试样的损伤演化规律。使用能够施加轴压的霍布金森压杆进行预损伤试样动静组合加载试验,获得试样破坏模式、动态应力-应变关系等指标。基于应变等价原理分析预损伤试样动静组合加载条件下的总损伤变量,建立相应的损伤演化方程及损伤本构关系,并与完整试样进行对比。研究结果表明:循环冲击过程中试样损伤变量分为快速上升、低速发展、高速发展3个阶段,预加轴压越大低速发展阶段损伤变量平均值越小;相同动静组合加载条件下预损伤试样动态强度较小,完整试样应变率增强效应更加显著;循环冲击预损伤变量D01、预加静载损伤变量D02对于应力-应变关系的影响是较为复杂的,D01、D02值之和可能为负值;建立的本构关系与试验曲线具有较好的一致性,得到的总损伤变量曲线不仅能够解释试样宏观破坏与细观损伤过程的一致性,并且能够反映循环冲击和预加静载两种因素对岩石总损伤发展的非线性影响。 展开更多
关键词 损伤变量 循环冲击 动静组合 本构关系
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煤矿冲击矿压动静载叠加原理及其防治 被引量:271
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作者 窦林名 何江 +2 位作者 曹安业 巩思园 蔡武 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1469-1476,共8页
煤矿冲击矿压动力灾害日趋严重,且浅部也出现了该现象。理论研究了动载与静载叠加诱发冲击矿压的能量和应力条件,系统地提出了动静载叠加诱发冲击矿压的原理,并分析了煤矿动静载特征,根据应变率对煤矿载荷状态进行了界定,试验研究了煤... 煤矿冲击矿压动力灾害日趋严重,且浅部也出现了该现象。理论研究了动载与静载叠加诱发冲击矿压的能量和应力条件,系统地提出了动静载叠加诱发冲击矿压的原理,并分析了煤矿动静载特征,根据应变率对煤矿载荷状态进行了界定,试验研究了煤岩力学特性与应变率的关系以及动静叠加作用下煤的破坏形态。结果表明:随着应变率增大,煤岩强度、弹性模量呈指数关系增大,当静载占比较大时,煤岩呈剪切破坏;当动载占比较大时,煤岩呈现劈裂甚至爆裂破坏。当动静叠加接近煤岩强度时,单轮或多轮动载作用可诱发煤岩冲击破坏;当动静叠加远小于煤岩强度时,多轮动载虽然能使煤岩产生损伤但难以诱发冲击破坏。动静叠加诱发冲击矿压表现为2种类型:1高静载型,深部开采时,围岩静载较高,矿震产生的微小动载增量可使叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界而诱发煤岩冲击破坏;2强动载型,浅部开采时,围岩静载较小,强矿震的冲击动载较大,叠加载荷超过煤岩冲击破坏临界导致煤岩冲击破坏。基于冲击矿压的动静载叠加诱发原理,讨论了冲击矿压监测及防治思路和方法。 展开更多
关键词 冲击矿压 动静 监测 防治
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动-静组合加载诱发岩爆时岩块弹射速度的计算 被引量:12
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作者 左宇军 李夕兵 +1 位作者 张义平 王卫华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期815-819,共5页
以单轴动-静组合加载实验为依据,能量平衡为原理,损伤力学为手段分析动-静组合载荷作用下岩石发生破坏时能量的转换,对岩爆能量组成以及单轴动静组合加载诱发的岩爆岩块弹射速度进行研究。研究结果表明,与只考虑静载荷作用产生的岩爆相... 以单轴动-静组合加载实验为依据,能量平衡为原理,损伤力学为手段分析动-静组合载荷作用下岩石发生破坏时能量的转换,对岩爆能量组成以及单轴动静组合加载诱发的岩爆岩块弹射速度进行研究。研究结果表明,与只考虑静载荷作用产生的岩爆相比,按动-静组合载荷产生岩爆设计有岩爆倾向的深部地下工程岩体的支护更加符合实际。 展开更多
关键词 -组合 岩爆 弹射速度 支护设计 损伤
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分级静动组合加载下裂隙煤岩破裂特性 被引量:7
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作者 张琨 张森 +3 位作者 任建喜 王晓琳 张忍杰 张益晨 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期546-554,共9页
为研究分级预静载与不同动载振幅水平组合加载下裂隙煤岩的力学特性和破坏演化特征,以不同倾角预制裂隙冲击倾向性煤岩为试验对象,利用岩石动静三轴力学试验系统,开展“分级预静载+动力扰动”组合加载试验,并辅以高速摄像机研究煤岩的... 为研究分级预静载与不同动载振幅水平组合加载下裂隙煤岩的力学特性和破坏演化特征,以不同倾角预制裂隙冲击倾向性煤岩为试验对象,利用岩石动静三轴力学试验系统,开展“分级预静载+动力扰动”组合加载试验,并辅以高速摄像机研究煤岩的裂纹扩展特征。结果表明:分级静动组合加载下,完整煤岩和部分含预制裂隙煤岩显现应力-应变强化现象,峰值强度有不同幅度的提高,表现出显著的应变率效应,但随着动载振幅水平增大,强化阶段提前显现,强化现象持续时间大幅缩短,加速煤岩的破坏过程;随着煤岩预制裂隙倾角增大,峰值应力整体先减小后增大,而变形能力与其峰值应力变化趋势呈负相关;裂隙煤岩裂缝扩展尺度随着预制裂隙倾角的增大呈先增大后减小,高水平动载振幅下,随着预制裂隙倾角增大,拉伸裂纹向剪切裂纹过渡,破坏模式发生转变。试验结果有助于深入理解深部煤岩体承受高地应力和增幅动力扰动作用下的力学特性及破裂演化特征,可为矿井开采动力灾害预报与控制提供理论参考。 展开更多
关键词 分级组合 冲击倾向性 裂隙煤岩 振幅 破裂特性
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