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Influence of structural plane angle and roughness on Brazilian characteristics of composite disc specimens
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作者 SHAN Ren-liang DOU Hao-yu +5 位作者 NIE Ming-yue ZHENG Peng LI Geng-zhao PANG Yuan-yang BAI Yao SUN Peng 《Journal of Central South University》 CSCD 2024年第11期4232-4247,共16页
In this paper,Brazilian test was performed on disk samples of analogue materials with defined structural planes.The surface strain evolution process of the disk samples during loading was analyzed via digital image co... In this paper,Brazilian test was performed on disk samples of analogue materials with defined structural planes.The surface strain evolution process of the disk samples during loading was analyzed via digital image correlation.The damage evolution process was explored from a microscopic perspective by combining discrete element numerical simulation technology.The criterion of the failure mode of the disc specimen in the split state was theoretically deduced.The influence of structural surface roughness and loading inclination angle on the stress state at the center of the specimen was explored.The results showed that the failure modes of the samples could be divided into three typical modes as matrix failure,structural plane failure and combination failure.The rough structural plane improves the failure strength of the specimen by limiting its lateral deformation,and the degree of improvement weakens continuously with the increase of the inclination angle of the structural plane.As the inclination angle of the structural plane increases,the main type of microcracks in the structural plane changes from shear microcracks to tensile microcracks.This study contributes to a better understanding of macro-and meso-failure characteristics of rock masses with structural planes under a splitting state. 展开更多
关键词 analogue material structural plane brazilian test failure mode particle flow code
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Brazilian disc test study on tensile strength-weakening effect of high pre-loaded red sandstone under dynamic disturbance 被引量:23
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作者 GONG Feng-qiang WU Wu-xing ZHANG Le 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期2899-2913,共15页
Tensile failure(spalling or slabbing)often occurs on the sidewall of deep tunnel,which is closely related to the coupled stress state of deep rock mass under high pre-static load and dynamic disturbance.To reveal the ... Tensile failure(spalling or slabbing)often occurs on the sidewall of deep tunnel,which is closely related to the coupled stress state of deep rock mass under high pre-static load and dynamic disturbance.To reveal the mechanism of rock tensile failure caused by this coupled stress mode,the Brazilian disc tests were carried on red sandstone under high pre-static load induced by dynamic disturbance.Based on the pure static tensile fracture load of red sandstone specimen,two static load levels(80%and 90%of the pure static tensile fracture load)were selected as the initial high pre-static loading state,and then the dynamic disturbance load was applied until the rock specimen was destroyed.The dynamic disturbance loading mode adopted a sinusoidal wave(sine-wave)load,and the loading wave amplitude was 20%and 10%of the pure static tensile fracture load,respectively.The dynamic disturbance frequencies were set to 1,10,20,30,40,and 50 Hz.The results show that the tensile failure strength and peak displacement of red sandstone specimens under coupled load actions are lower than those under pure static tensile load,and both parameters decrease significantly with the increase of dynamic disturbance frequency.With the increase of dynamic disturbance frequency,the decrease range of tensile strength of red sandstone increased from 3.3%to 9.4%when the pre-static load level is 80%.While when the pre-static load level is 90%,the decrease range will increase from 7.4%to 11.6%.This weakening effect of tensile strength shows that the deep surrounding rock is more likely to fail under the coupled load actions of pre-static load and dynamic disturbance.In this tensile failure mechanism of the deep surrounding rock,the stress environment of deep sidewall rock determines that the failure mode of rock is a tensile failure,the pre-static load level dominates the tensile failure strength of surrounding rock,and dynamic disturbance promotes the strength-weakening effect and affects the weakening range. 展开更多
关键词 SPALLING deep surrounding rock strength-weakening effect pre-static load dynamic disturbance tensile failure brazilian disc test
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Stress evolution and failure process of Brazilian disc under impact 被引量:6
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作者 周子龙 邹洋 +1 位作者 李夕兵 江益辉 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第1期172-177,共6页
To reveal stress distribution and crack propagation of Brazilian discs under impact loads, dynamic tests were conducted with SHPB (split Hopkinson pressure bar) device. Stress states of specimens were monitored with... To reveal stress distribution and crack propagation of Brazilian discs under impact loads, dynamic tests were conducted with SHPB (split Hopkinson pressure bar) device. Stress states of specimens were monitored with strain gauges on specimen surface and SHPB bars. The failure process of specimen was recorded by ultra speed camera FASTCAM SAI.1 (675 000 fps). Stress histories from strain gauges offer comprehensive information to evaluate the stress equilibrium of specimen in time and space. When a slowly rising load (with loading rates less than 1 200 N/s for d 50 mm bar) is applied, there is usually good stress equilibrium in specimen. The stress distribution after equilibrium is similar to its static counterpart. And the first crack initiates at the disc center and propagates along the load direction. But with the front of incident wave becoming steep, it is hard for specimens to get to stress equilibrium. The first crack may appear anywhere on the specimen together with multiple randomly distributed secondary cracks. For a valid dynamic Brazil test with stress equilibrium, the specimen will break into two halves neatly. While for tests with stress disequilibrium, missing strap may be found when broken halves of specimens are put together. For those specimens broken up neatly at center but having missing wedges at the loading areas, it is usually subjected to local buckling from SHPB bars. 展开更多
关键词 dynamic Brazil test brazilian disc stress evolution failure pattern
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Use of double edge-cracked Brazilian disk geometry for compression-shear fracture investigation of rock 被引量:4
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作者 陈枫 曹平 +1 位作者 饶秋华 孙宗颀 《Journal of Central South University of Technology》 2003年第3期211-215,共5页
A new specimen geometry-the double edge-cracked Brazilian disk and a relevant fracture analysis byweight function method are proposed for the investigation of rock fracture caused by compression-shear loading. Notonly... A new specimen geometry-the double edge-cracked Brazilian disk and a relevant fracture analysis byweight function method are proposed for the investigation of rock fracture caused by compression-shear loading. Notonly can the mixed mode fracture with any ratio of KⅠ/KⅡ be achieved, but also the pure mode Ⅱ crack extensioncan be obtained. The combined mode fracture analysis for this geometry shows that diametral compression in the far-field can induce a compression-shear stress state in the singular stress field ahead of crack tips. Experimental investi-gations conducted on marble specimens show that the pure mode Ⅱ crack extension can be obtained when the dimen-sionless crack length a>0.7 and the inclined crack angle 5°≤ψ≤40°. Normalized mode Ⅰ and mode Ⅱ stress inten-sity factors decrease from -0.45 and 2.47 at ψ=5° to -1.65 and 1.52 at ψ=40°, respectively. The strains at threepoints of specimen are also measured in order to investigate the influence of stress singularity on initial crack exten-sion. The results show that the principal orientations of strain at three points are very stable in the loading process.The derived formulae are quite explicit, and the specimen geometry is easy to fabricate and convenient to achieve thepure mode Ⅱ crack extension. Therefore, it can hopefully be used to obtain mode Ⅱ fracture toughness of rock. 展开更多
关键词 ROCK FRACTURE stress INTENSITY factor WEIGHT function cracked brazilian DISK
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ANALYSIS OF BRITTLE FRACTURE DUE TO COMPRESSIVE LOADING USING CENTER-CRACKED BRAZILIAN DISK 被引量:1
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作者 Chen Feng Zhou Hongbin Sun Zongqi 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 1999年第1期44-48,共5页
The center cracked Brazilian disk subjected to diametral compressive stress uniformly distributed along parts of its cylindrical surface is used to investigate combined mode fracture of brittle material. A fracture a... The center cracked Brazilian disk subjected to diametral compressive stress uniformly distributed along parts of its cylindrical surface is used to investigate combined mode fracture of brittle material. A fracture analysis is made of this specimen configuration. Explicit formulae for mode Ⅰ and mode Ⅱ stress intensity factor calculation are derived based on boundary integral equation method and related numerical solution given by Atkinson. The proposed formulae are valid in wide range of crack length a/R . This configuration can avoid splitting along load line usually occuring in Brazilian test and permit one to achieve easily pure mode Ⅱ crack growth (crack coplanar extension) and any combination of K Ⅰ and K Ⅱ by a simple alignment of crack orientation with respect to load line. SIF values from the present calculation and finite element solution are also given for comparison. 展开更多
关键词 brittle fracture stress intensity factor brazilian disk compression
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随机生成粗糙度的岩石-混凝土界面破坏特性研究 被引量:1
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作者 曹勇 余飞 +3 位作者 黄康 戴张俊 陈善雄 张志才 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期315-326,共12页
岩石-混凝土界面是工程结构的薄弱环节,对结构整体的强度和稳定性有重要影响。为反映岩-混界面天然粗糙状态,基于内聚力模型(cohesive zone model,简称CZM),建立了具有随机生成粗糙界面的岩石-混凝土复合巴西圆盘试件数值模型,通过不同... 岩石-混凝土界面是工程结构的薄弱环节,对结构整体的强度和稳定性有重要影响。为反映岩-混界面天然粗糙状态,基于内聚力模型(cohesive zone model,简称CZM),建立了具有随机生成粗糙界面的岩石-混凝土复合巴西圆盘试件数值模型,通过不同加载角度下的巴西劈裂物理试验验证了该方法的可靠性,并探究了界面粗糙度、加载角度对试件峰值荷载和破坏特征的影响。结果表明:不同加载角度下,试件存在3种典型破坏模式:界面黏结破坏、复合破坏、双材料拉伸开裂破坏;加载角度对试件力学行为的影响以70°为界,加载角度小于70°时影响显著,大于70°后影响不显著;界面粗糙度的影响随加载角度的不同有较大差异,当加载角度在15°~65°范围内,提高界面粗糙度可显著提高试件峰值荷载,增强岩-混结构的承载能力;界面处应力状态的差异决定了试件破坏模式的不同,但粗糙的界面可以增强混凝土与岩石之间的黏结和互锁效应,对试件破坏模式产生影响。研究结果将加深对岩石-混凝土界面破坏机制的认识,对工程建设具有指导意义。 展开更多
关键词 界面粗糙度 节理粗糙系数 巴西劈裂 数字图像相关 内聚力单元
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不同加载速率对煤岩组合体巴西劈裂特性的影响 被引量:1
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作者 陈岩 王嘉豪 +3 位作者 邓良涛 洪紫杰 荣腾龙 侯志强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期29-36,共8页
目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表... 目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表明:煤岩组合体的应力-应变曲线大致经历了压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段,其破坏模式与加载速率无关,均沿着圆盘交界面裂成两半;煤岩组合体的抗拉强度与加载速率呈正相关,加载速率较小时,试样的抗拉强度随加载速率变化十分显著;当加载速率增大时,试样的抗拉强度增幅减小;不同加载速率下,煤岩组合体试样的能量集中在0.33~0.42 J,且试样抗拉强度越大,损伤所需的能量也越大;应力-裂纹应变峰前曲线经历裂纹闭合阶段、弹性阶段、裂纹扩展阶段,轴向裂纹损伤应力与抗拉强度值接近,裂纹参数具有明显的加载速率效应。结论研究结果对于揭示煤岩组合结构拉伸破坏机理具有重要理论价值。 展开更多
关键词 煤岩组合体 巴西劈裂 强度特征 能量特征 裂纹演化
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基于相场法的三维巴西圆盘破裂行为研究 被引量:1
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作者 刘先珊 郝梓宇 +2 位作者 刘少炜 张普纲 潘玉华 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第2期181-190,共10页
岩石裂纹的起裂-扩展-连接过程对岩体工程安全性与稳定性至关重要.为分析岩石破裂行为,基于Griffith脆性断裂理论和变分原理建立混合相场模型.利用接触方式表征单轴压缩试验中试件与加载板之间的力传递,研究了预制裂纹倾斜角对巴西圆盘... 岩石裂纹的起裂-扩展-连接过程对岩体工程安全性与稳定性至关重要.为分析岩石破裂行为,基于Griffith脆性断裂理论和变分原理建立混合相场模型.利用接触方式表征单轴压缩试验中试件与加载板之间的力传递,研究了预制裂纹倾斜角对巴西圆盘破裂行为的影响.研究发现,裂纹在试件表面和内部的破裂行为不同步.沿圆盘厚度方向,随预制裂纹倾斜角增大,裂纹起裂位置从圆盘两侧面转移到圆盘中心.预制裂纹倾斜角对裂纹扩展速度与裂纹体积有显著影响.研究结果表明,较之二维模型,三维模型可以更加全面地反映裂纹的起裂-扩展-连接过程. 展开更多
关键词 巴西圆盘 破裂行为 分形维数
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级配及针片状颗粒含量对浅变质板岩沥青混凝土抗拉特性的影响规律试验研究
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作者 任松 范紫涵 +3 位作者 李眉慷 张闯 陈征 隆能增 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2359-2369,共11页
浅变质板岩因储量丰富且分布广泛,可作为部分地区沥青混凝土路面建设就地取材的骨料来源,进而极大提升道路修建的经济效益。本文综合采用巴西劈裂试验、数字散斑技术及CT扫描,从空隙结构出发,探究不同级配和针片状颗粒含量下浅变质板岩... 浅变质板岩因储量丰富且分布广泛,可作为部分地区沥青混凝土路面建设就地取材的骨料来源,进而极大提升道路修建的经济效益。本文综合采用巴西劈裂试验、数字散斑技术及CT扫描,从空隙结构出发,探究不同级配和针片状颗粒含量下浅变质板岩沥青混凝土的表面应变场演化规律、抗拉强度变化规律及破坏模式。研究结果表明:浅变质板岩沥青混凝土的劈裂破坏多发生在骨料-沥青接触面;受空隙结构影响,级配越大,沥青混凝土的抗拉强度受针片状颗粒的弱化作用越明显,越易发生裂缝穿透骨料的现象;随骨料级配的增加,试件表面的应变集中程度呈先减后增的变化趋势,其中,中值级配沥青混凝土内部结构的致密性良好,在加载过程中表现出较强的应力分散能力;因此,在针片状颗粒含量(质量分数)不大于10%的中值级配下,沥青混凝土抗拉性能表现为最佳,且受针片状颗粒影响较小。研究成果可为浅变质板岩在沥青混凝土的应用提供设计依据。 展开更多
关键词 浅变质板岩 巴西劈裂 沥青混凝土 针片状颗粒含量 级配
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基于黏聚单元法的层状页岩巴西劈裂数值模拟
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作者 马天寿 王浩男 +1 位作者 FADHEL A M 刘阳 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期702-715,共14页
为了分析层状页岩巴西劈裂力学行为,开展龙马溪页岩巴西劈裂试验,采用全局嵌入零厚度黏聚单元法,建立层状页岩巴西圆盘二维有限元模型,对比数值模拟与巴西劈裂试验结果,并分析层理间距和强度对层状页岩巴西劈裂力学行为及破坏模式的影... 为了分析层状页岩巴西劈裂力学行为,开展龙马溪页岩巴西劈裂试验,采用全局嵌入零厚度黏聚单元法,建立层状页岩巴西圆盘二维有限元模型,对比数值模拟与巴西劈裂试验结果,并分析层理间距和强度对层状页岩巴西劈裂力学行为及破坏模式的影响。研究结果表明:数值模拟和试验得到的巴西劈裂强度和破坏模式吻合较好,两者的最大相对误差低于10%。数值模拟和试验得到的页岩巴西劈裂强度各向异性比分别为2.18和2.00,说明龙马溪页岩各向异性特征显著。巴西劈裂强度和破坏模式对层理面加载角度具有较强的依赖性,随着加载角度增加,巴西劈裂强度大致呈现出线性增长趋势,巴西圆盘破坏模式先由沿层理面的拉伸破坏转变为沿层理面和基质的拉伸-剪切复合破坏,再转变为沿基质的拉伸破坏。层理强度是影响巴西圆盘力学行为的关键因素:低层理强度导致巴西劈裂强度大幅降低,破坏模式主要受层理强度控制,主要产生沿层理面的拉伸或剪切破坏;高层理强度导致巴西劈裂强度大幅增加,破坏模式主要受基质强度控制,主要产生岩石基质拉伸或拉伸-剪切复合破坏。研究结果可为油气开采、采矿、隧道、边坡及地下工程的设计和施工提供依据和参考。 展开更多
关键词 层状页岩 巴西劈裂 各向异性 黏聚单元 层理面 破坏模式
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不同脉宽应力波下饱水红砂岩动态劈裂特性研究
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作者 解北京 蔺淑蓉 +3 位作者 黄纯逸 李晓旭 石嘉煜 栾铮 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期595-606,共12页
隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。... 隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。结果表明:饱水条件会减弱红砂岩的强度,在长度为200、300、400和500 mm的子弹冲击下红砂岩抗拉强度弱化率分别为91.16%、94.00%、94.86%和95.09%;红砂岩破坏模式以拉伸裂纹扩展为主,入射应力波脉冲宽度的增加可促进拉伸裂纹的萌生、发育;水分抑制红砂岩能量的吸收,单位体积吸收能量随应力波脉宽的增加而增大;各脉宽条件下冲击速度大于8 m/s,饱水红砂岩非拉伸耗能的占比均高于80%,冲击速度大于10 m/s时,红砂岩能耗率降低至5%以下,裂纹内自由水可产生抑制裂纹扩张的作用力,吸收的能量被用于剪切破坏。 展开更多
关键词 巴西劈裂 力学特性 能量耗散 分离式霍普金森压杆 数字图像(DIC)
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从种族民主神话走向全民正义实践:巴西高等教育平权行动探析
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作者 王永林 《复旦教育论坛》 北大核心 2025年第2期111-120,共10页
巴西高等教育平权行动源于其长期存在的种族歧视和教育不公平的问题,受到政治经济因素驱动。通过建章立法、实施入学配额制度、扩大招生规模、规范入学考试形式、开展兜底性经济援助等,平权行动戳穿了种族“民主神话”的假象,打破精英... 巴西高等教育平权行动源于其长期存在的种族歧视和教育不公平的问题,受到政治经济因素驱动。通过建章立法、实施入学配额制度、扩大招生规模、规范入学考试形式、开展兜底性经济援助等,平权行动戳穿了种族“民主神话”的假象,打破精英阶层对高校教育资源的垄断,有效改善了弱势群体的入学机会和经济状况,促进了种族融合与社会公正,为经济转型发展提供了支撑。由于涉及利益调整以及政策本身存在缺陷,平权行动也面临着争议和挑战,未来政府应系统性推进教育改革,关注教育过程与结果的平等,强化家庭的投资主体责任。作为符合人类进步方向的正义事业,巴西的平权行动实践虽不完美,但其超越解决种族歧视这一问题本身,为深层次社会变革打开了新的窗口,在更广泛的领域内产生了积极影响。这对其他国家通过推动教育公平来促进经济发展、化解种族矛盾、提升社会平等水平、实现和谐共进具有启示和借鉴意义。 展开更多
关键词 平权行动 种族歧视 教育公平 巴西高等教育
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A comprehensive study of the mechanical properties of rock-like materials for inelastic deformation model establishment
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作者 TRIMONOVA Mariia STEFANOV Yuri +1 位作者 DUBINYA Nikita BAKEEV Rustam 《地质力学学报》 北大核心 2025年第3期475-490,共16页
[Objective]The work is devoted to the study of irreversible deformation of artificial samples subjected to a set of standard experiments,with an aim to study their mechanical properties.The principal idea of the study... [Objective]The work is devoted to the study of irreversible deformation of artificial samples subjected to a set of standard experiments,with an aim to study their mechanical properties.The principal idea of the study is related to the preparation of an artificial material with an established constitutive behavior model.The existence of such a well-described material provides future opportunities to conduct controllable experiments on various mechanical processes in rock-like material for further development and validation of theoretical models used in rock mechanics.[Methods]A set of artificial samples was prepared for careful assessment through a number of loading tests.Experimental work was carried out to determine the rheological properties under conditions of triaxial compression tests and uniaxial tension.Triaxial loading tests are completed for 9 samples with varying radial stress levels(0-5 MPa).The samples are loaded up to the yield point with control of radial and volumetric strain.The experimental results,which contain the obtained interrelationships between axial and radial stresses and strains,are analyzed using the Drucker-Prager yield surface.Material hardening is taken into account through the non-associated plastic flow law with the cap model.Numerical modeling of sample loading is performed through the finite difference method.Mathematical model parameters are adjusted to minimize the discrepancy between numerical modeling results and experimental data.The design of a series of experimental studies necessary to determine all the parameters of the model has been studied.[Results]It is shown that the formulated mathematical model allows to reliably reproduce the inelastic behavior of the studied material,and it can be used to solve a set of applied problems in continuum mechanics,the problem of numerical simulation of hydraulic fracture growth in an elastoplastic medium in particular.It was found that for the entire range of applied lateral loads(0-5 MPa),the elastic limit varied from 2 to 4 MPa,after which the material began to behave plastically.It was also determined that at lateral loads≥3 MPa,compaction began to appear in the material beyond the yield point.Judging by the dependence of volumetric strains under a lateral load equal to 1.4 MPa,compaction should begin to appear even at lateral loads lower than 3 MPa.[Conclusion]Taking the plastic behavior of the material into account is necessary when moving on to modeling the hydraulic fracturing process in such a material,and the resultant plasticity parameters for the model material can be used for numerical modeling of elastoplastic deformation of the rock under consideration,including processes such as hydraulic fracture growth in a poroelastoplastic medium.[Significance]The suggested procedure to interpret results of experimental studies can be used for further numerical modeling of mechanical processes in rock masses with inelastic strain accumulation.This opportunity can increase the reliability of geomechanical models used for the optimization of hydrocarbon fields development. 展开更多
关键词 plastic deformation internal friction shear strength triaxial compression brazilian”test loading diagrams
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鄂尔多斯盆地东缘下石盒子组砂−泥薄互层岩石力学特性 被引量:3
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作者 丛日超 杨睿月 +4 位作者 胡家晨 夏志浩 黄中伟 李根生 井美洋 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1668-1682,共15页
阐明薄互层岩石力学性质是研究薄互层裂缝扩展规律和开展水力压裂方案设计的基础。然而,常规岩石力学实验难以精细表征薄互层岩石层间力学性质。针对上述问题,采用点矩阵纳米压痕、高分辨率扫描电镜和能量色散光谱技术(SEM-EDS)精细表... 阐明薄互层岩石力学性质是研究薄互层裂缝扩展规律和开展水力压裂方案设计的基础。然而,常规岩石力学实验难以精细表征薄互层岩石层间力学性质。针对上述问题,采用点矩阵纳米压痕、高分辨率扫描电镜和能量色散光谱技术(SEM-EDS)精细表征了鄂尔多斯盆地东缘下石盒子组砂-泥薄互层取心岩石中砂岩层与泥岩层的矿物特征及力学差异、分析了典型矿物的压痕特征和开裂模式;在此基础上通过巴西劈裂实验研究了倾角、夹层/弱面对砂-泥薄互层岩石抗拉强度和断裂模式的影响。研究结果表明:①砂岩层石英、长石、赤铁矿和方解石等脆性矿物含量较高,平均弹性模量为51.4GPa,平均硬度为1.74GPa,平均断裂韧性为5.4MPa·m^(0.5),分别是泥岩层的1.10、1.14、1.10倍。②三棱锥玻式金刚石压头条件下单矿物压痕近似呈等边三角形,多矿物压痕主要受软矿物影响,易于向软矿物相一侧压入。③石英、赤铁矿/方解石、层状硅酸盐矿物的压痕尺寸依次增大,脆性矿物压痕易于产生剪切裂纹和径向裂纹,延性矿物压痕易于产生材料剥落。④随倾角增加(0°~90°),砂-泥薄互层岩石巴西劈裂抗拉强度逐渐降低,破坏易沿着夹层/弱面产生;倾角从0°~90°的变化过程是砂-泥薄互层岩石的破坏模式由拉伸主导-剪切主导-拉伸主导的转变过程。研究区下石盒子组砂-泥薄互层岩石非均质性和各向异性显著,矿物组成及其力学性质差异是导致薄互层层间地质力学差异的重要因素。 展开更多
关键词 薄互层岩石 点矩阵纳米压痕 SEM-EDS 压痕形貌 巴西劈裂
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高温煤岩液氮冷却后巴西劈裂破坏及声发射演化特征 被引量:1
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作者 薛熠 张家辉 +5 位作者 刘嘉 时旭阳 蔡承政 张志镇 高峰 张云 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期177-188,共12页
采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损... 采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制,对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理,通过波速测试和巴西劈裂测试,研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明:高温煤样在液氮冷却作用后,力学性能出现了显著劣化,P波波速降低,超声频率分化严重,主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下,煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值;煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏,其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加,煤样断裂面上形成多个起伏区域,3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络,进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100℃时达到最大值,由初始20℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。 展开更多
关键词 液氮 煤岩 热应力 巴西劈裂 损伤
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超临界CO_(2)-盐水对页岩拉伸断裂行为影响 被引量:2
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作者 邱仁怡 张广清 +2 位作者 郑学林 罗森林 周大伟 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期246-256,共11页
页岩渗透率极低,能作为CO_(2)地质埋存的盖层。CO_(2)-地层流体长期作用下页岩力学性质发生变化,直接影响页岩盖层的密封性。基于此,为研究超临界CO_(2)-盐水长时间作用对页岩拉伸断裂特征影响,采用超临界CO_(2)-盐水在110℃、30 MPa条... 页岩渗透率极低,能作为CO_(2)地质埋存的盖层。CO_(2)-地层流体长期作用下页岩力学性质发生变化,直接影响页岩盖层的密封性。基于此,为研究超临界CO_(2)-盐水长时间作用对页岩拉伸断裂特征影响,采用超临界CO_(2)-盐水在110℃、30 MPa条件下对龙马溪页岩分别饱和15 d和30 d,并开展了超临界CO_(2)-盐水饱和前后页岩巴西劈裂测试。同时,结合声发射(AE)和数字图像相关(DIC)技术实时监测了页岩连续变形及断裂过程。研究结果表明:超临界CO_(2)-盐水作用引起的非均匀损伤易诱导页岩发生多次局部断裂,表现为加载过程中出现大量离散的点状或条带状应变集中区;随着超临界CO_(2)-盐水饱和时间增加,页岩的剪切断裂现象明显增加,断裂模式逐渐由拉伸断裂主导向拉伸-剪切混合断裂转变;超临界CO_(2)-盐水作用增加了页岩裂缝复杂程度,裂缝形态由单一平直裂缝变为弯曲裂缝带;超临界CO_(2)-盐水饱和后页岩中产生溶蚀孔隙和微裂缝、黏土和有机质膨胀等微观结构的变化直接导致拉伸断裂性质发生显著弱化,且饱和时间越长降低幅度越大。与干燥页岩相比,超临界CO_(2)-盐水饱和15 d和30 d的页岩抗拉强度降低40.18%和48.21%,起裂应力降低17.72%和37.99%,损伤应力降低35.54%和58.36%。相关研究成果明确了超临界CO_(2)-盐水长期作用对页岩拉伸断裂性质的弱化规律,可为页岩CO_(2)地质埋存设计提供依据。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 页岩 拉伸断裂 巴西劈裂 CO_(2)地质埋存
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地下洞室脆性岩石断裂韧度巴西圆盘力学试验研究 被引量:1
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作者 王耘梓 孙宁 +3 位作者 王龙 刘渊泽 余政兴 徐卫亚 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期14-19,共6页
采用V形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc, CCNBD)方法对大型水电站地下洞室花岗岩进行了劈裂加载试验,旨在研究不同含水率状态下岩石的断裂力学行为、断裂机制和裂纹扩展特征.试验结果表明,饱和状态下的花岗岩峰... 采用V形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc, CCNBD)方法对大型水电站地下洞室花岗岩进行了劈裂加载试验,旨在研究不同含水率状态下岩石的断裂力学行为、断裂机制和裂纹扩展特征.试验结果表明,饱和状态下的花岗岩峰值荷载较干燥状态下的平均峰值荷载降低15.5%,平均峰值位移降低17.6%;在饱和状态下,花岗岩试样断裂韧度较干燥状态降低15.5%.裂纹起裂后,裂纹在韧带区迅速扩展,表现出以拉张应力为主的I型裂纹扩展模式.水的存在显著劣化了岩石试样的断裂韧度和降低吸收应变能的能力,含水状态下的围岩更易发生断裂破坏.研究结果为分析水电站地下洞室工程中的力学行为提供理论基础,并为大型地下洞室稳定性力学分析应用提供了技术支撑. 展开更多
关键词 地下洞室 脆性岩石 花岗岩 V形切槽巴西圆盘 断裂韧度 断裂机制
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无乳链球菌抑菌中草药的筛选及其穿透尼罗罗非鱼体血脑屏障能力的研究
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作者 郑梦婕 李梓昕 +6 位作者 陈杨慧 蔡佳 黄瑜 汤菊芬 牟希东 杨叶欣 王蓓 《大连海洋大学学报》 北大核心 2025年第3期372-381,共10页
为研究巴西苏木素(Brazilin)穿透血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的能力,探究巴西苏木素治疗罗非鱼脑部疾病的可行性,筛选抑菌效果良好的中草药苏木,建立了测定尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)血脑屏障体外模型中巴西苏木素的UPLC... 为研究巴西苏木素(Brazilin)穿透血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的能力,探究巴西苏木素治疗罗非鱼脑部疾病的可行性,筛选抑菌效果良好的中草药苏木,建立了测定尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)血脑屏障体外模型中巴西苏木素的UPLC-MS/MS分析方法。研究表明:试验中使用的36味中草药中,苏木水提物对无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)的体外抑菌效果最好,选择其有效成分巴西苏木素进行后续试验;CCK8试验结果显示,在试验浓度范围内,巴西苏木素对构成血脑屏障的罗非鱼脑内皮细胞(TVEC-01)和罗非鱼星形胶质细胞(TA-02)生长无明显抑制作用;浓度为20、40、80μmol/L的巴西苏木素均能下调紧密连接蛋白JAM-B、ZO-1、Claudin-5的表达水平(P<0.05);给药30 min后即可在血脑屏障模型下池样品中检测到巴西苏木素,且穿透浓度随给药浓度的增加而增加。结果表明,巴西苏木素能透过血脑屏障发挥抑菌作用,可为筛选治疗罗非鱼脑部疾病的药物提供科学参考。 展开更多
关键词 尼罗罗非鱼 血脑屏障 无乳链球菌 巴西苏木素 LC-MS
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含水状态对硅质胶结砂岩抗拉特性的影响及颗粒流模拟
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作者 朱作祥 骆祚森 +2 位作者 李建林 邓华锋 王乐华 《材料导报》 北大核心 2025年第9期84-92,共9页
为探究含水砂岩胶结微细观结构特征变化与抗拉特性的关系和影响机制,以三峡库区常见的硅质胶结砂岩为研究对象,开展不同含水状态下砂岩的巴西劈裂试验及微细观结构测试;基于室内试验结果,提出含水砂岩胶结软化的颗粒流数值模拟方法,开... 为探究含水砂岩胶结微细观结构特征变化与抗拉特性的关系和影响机制,以三峡库区常见的硅质胶结砂岩为研究对象,开展不同含水状态下砂岩的巴西劈裂试验及微细观结构测试;基于室内试验结果,提出含水砂岩胶结软化的颗粒流数值模拟方法,开展砂岩劈裂数值模拟分析。结果表明:(1)含水状态对砂岩的抗拉强度和破坏特征均会产生影响。从干燥到饱水状态,砂岩抗拉强度下降了49.93%,破坏形态由沿中线笔直断裂向沿中线弧状弯曲断裂转变。(2)微细观测试结果发现,随含水率增大,砂岩劈裂断面的穿颗粒断裂破坏形式逐渐减少,转化为穿颗粒断裂与沿颗粒断裂复合破坏形式,很好地解释了砂岩宏观破坏特征随含水率的变化规律。(3)试验砂岩胶结物中存在增生型和沉淀型两种硅质胶结物,增生型胶结基本不受含水状态的影响,而沉淀型胶结易遇水软化,是砂岩抗拉强度随含水率变化的重要原因。(4)PFC^(3D)模拟发现,随沉淀型胶结软化程度的增加,试样裂纹起裂点逐渐提前,沉淀型胶结断裂逐渐取代增生型胶结断裂,最大接触力不断减小,抗拉强度呈降低趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 巴西劈裂试验 含水率 砂岩 微细观结构 离散元法
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不同纤维掺量的尾砂胶结充填体拉伸强度特性
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作者 侯展娜 郭利杰 +3 位作者 郭进平 张超 王小林 唐国星 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第3期497-505,共9页
充填体抗拉强度是工程设计与稳定性评价中的重要设计参数。为科学探究聚丙烯纤维对尾砂胶结充填体抗拉力学特性的影响,通过制备不同聚丙烯纤维含量(0%、0.20%、0.40%、0.60%)的尾砂胶结充填体试样,对其抗拉强度、破坏模式和微观结构进... 充填体抗拉强度是工程设计与稳定性评价中的重要设计参数。为科学探究聚丙烯纤维对尾砂胶结充填体抗拉力学特性的影响,通过制备不同聚丙烯纤维含量(0%、0.20%、0.40%、0.60%)的尾砂胶结充填体试样,对其抗拉强度、破坏模式和微观结构进行分析,得出不同试验方法下的聚丙烯纤维尾砂胶结充填体抗拉强度和微观试验结果的变化规律。结果表明:随着聚丙烯纤维含量的增加,巴西劈裂强度和拉伸强度均呈现先增后减的趋势,PPF-0.40%为转折。PPF-0试样劈裂强度为1.84 MPa,PPF-0.20%、PPF-0.40%和PPF-0.60%试样劈裂强度分别为2.25、2.51和2.42 MPa;PPF-0拉伸强度为0.83 MPa,PPF-0.20%、PPF-0.40%和PPF-0.60%试样拉伸强度分别为1.14、1.47和1.21 MPa。巴西劈裂法得出的抗拉强度明显高于压-拉转换试验的抗拉强度。PPF-0.40%试样在加载过程中破坏产生的裂缝较未掺纤维的充填体宽度明显减小,PPF的增韧阻裂作用最为明显。PPF-0试样孔隙率和平均孔隙直径最大,PPF-0.40%试样的孔隙率和平均孔隙直径最小,相比PPF-0,孔隙率下降了67.79%,平均孔隙直径下降了19.85%,PPF-0.60%的孔隙率出现了上升。 展开更多
关键词 尾砂胶结充填体 聚丙烯纤维 压-拉转换试验 巴西劈裂试验 抗拉强度 孔隙率
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