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不同加载速率下青砂岩抗拉特征及能量耗散规律研究
1
作者 赵环帅 潘永泰 +6 位作者 乔鑫 王星宇 岳帆凯 黄嘉诚 李凯宁 马壮 郭彩玲 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期839-852,共14页
为探究不同加载速率下青砂岩抗拉特征及能量耗散规律,结合室内试验与细观参数标定,建立青砂岩宏观-细观力学响应关系,采用颗粒流程序研究青砂岩在不同加载速率下的力学特性、破裂特征、裂纹扩展与能量耗散规律,得到如下结果。1)以加载速... 为探究不同加载速率下青砂岩抗拉特征及能量耗散规律,结合室内试验与细观参数标定,建立青砂岩宏观-细观力学响应关系,采用颗粒流程序研究青砂岩在不同加载速率下的力学特性、破裂特征、裂纹扩展与能量耗散规律,得到如下结果。1)以加载速率0.1m/s为分界点,青砂岩径向最大应力-应变呈现先缓慢、后快速增加的趋势,破裂后形成的微元体按照巴西劈裂方式再次加速破裂。2)加载速率小于0.1m/s时,青砂岩拉伸裂纹呈现小幅度波动趋势,未出现剪切裂纹;加载速率大于0.1m/s时,拉伸裂纹快速增加,剪切裂纹开始出现,但数量较少。裂纹扩展方向与加载方向垂直或呈一定的角度,水平方向上相对较少。裂纹扩展时间与加载速率负相关,加载速率为0.1~1m/s时,裂纹扩展时间基本上趋于稳定(1.757~0.951μs)。3)加载速率小于0.1m/s时,除动能波动较大外,其余耗散能量基本上呈现小幅度波动的趋势,加载速率大于0.1m/s时,耗散能量均快速增加。能量损失(动能)占主要部分,用于裂纹扩展的能量(阻尼能与摩擦能)大于裂纹生成的能量(黏结破坏能)。研究结果在细观层面深入地揭示了岩石破裂特征及能量耗散规律,亦可为岩石破碎时加载方式的合理选择提供参考。 展开更多
关键词 青砂岩 加载速率 巴西劈裂 抗拉特征 颗粒流模拟 裂纹扩展 能量耗散 能量利用效率
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节理岩体巷道围岩稳定性的颗粒离散元分析 被引量：10
2
作者 李传明 刘万荣 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期133-138,共6页
节理岩体具有不连续和大变形等特征。为研究节理岩体巷道围岩的稳定性,基于离散单元法的颗粒流程序,为设于节理岩体中(考虑其节理连通率为0,50%和70%的3种情况)的巷道建立模型,分析巷道围岩的变形以及微裂纹分布。结果表明,当巷道处于... 节理岩体具有不连续和大变形等特征。为研究节理岩体巷道围岩的稳定性,基于离散单元法的颗粒流程序,为设于节理岩体中(考虑其节理连通率为0,50%和70%的3种情况)的巷道建立模型,分析巷道围岩的变形以及微裂纹分布。结果表明,当巷道处于完整岩体时,巷道围岩变形较小;当围岩节理连通率达到50%时,巷道围岩出现局部脱落但没有明显的破坏面;当围岩节理连通率为70%时,巷道围岩容易形成破坏面,围岩出现块体状脱落,巷道围岩变形破坏严重。随着节理连通率的增加,围岩微裂纹急剧增加,围岩四周主要分布剪切裂纹,岩体巷道的破坏方式以剪切破坏为主。 展开更多
关键词 节理岩体 颗粒流程序 巷道 节理连通率 变形破坏
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不同卸荷速率下大理岩破裂时效特性与机理研究 被引量：27
3
作者 李夕兵 陈正红 +2 位作者 曹文卓 陶明 周健 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1565-1574,共10页
巷道开挖过程中卸荷速率对岩体破裂特性有显著影响,且破裂特性表现出明显的时间效应。针对岩体在卸荷条件下的受力特征,利用颗粒流程序,对脆性大理岩进行围压卸载数值模拟,研究不同卸荷速率下卸荷结束瞬间和卸荷后持续点的岩石试样破裂... 巷道开挖过程中卸荷速率对岩体破裂特性有显著影响,且破裂特性表现出明显的时间效应。针对岩体在卸荷条件下的受力特征,利用颗粒流程序,对脆性大理岩进行围压卸载数值模拟,研究不同卸荷速率下卸荷结束瞬间和卸荷后持续点的岩石试样破裂特性和机理。结果表明:围压卸载过程中,卸荷变形率△ε_i随卸荷速率的增大而减小,且侧向变形比轴向变形更敏感;在卸荷结束瞬间,微裂纹主要集中在试样上下端部并形成剪切破裂带,其中张拉裂纹数目是剪切裂纹的3~6倍,试样的破裂程度S_1随卸荷速率的增大呈指数递减规律变化;在卸荷后持续点,卸荷速率较慢的情况下岩石试样破坏形式为宏观剪切破裂面,卸荷速率较快的情况下岩石试样破坏形式为块体剥落及上下端部颗粒(块体)弹射,试样的破裂程度S_2随卸荷速率的增大呈指数递增规律发展;卸荷速率越快,达到卸荷后持续点时,试样累计释放的颗粒动能越大,岩爆程度越大。 展开更多
关键词 大理岩 卸荷速率 破裂特性 颗粒流程序
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加载速率对白云岩力学特性影响的颗粒流数值试验研究 被引量：11
4
作者 刘汉香 高克凡 邓叶林 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第25期10182-10189,共8页
青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×10^4 m^3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究... 青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×10^4 m^3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究结果与实际有出入。为了获得滑坡岩体在不同加载速率下的力学行为,同时借助于颗粒流程序在模拟岩体微细观损伤演化过程上的优势,首先对从滑坡现场取得的白云岩试样开展了室内常规单轴压缩试验,以试验结果作为拟合依据确定了白云岩试样的颗粒流程序数值模型以及细观参数,进而开展了白云岩在不同加载速率下的力学特性、宏观破裂形态、裂隙扩展规律等的研究。结果表明:在0.5 m/s和1 m/s的较高速率加载时,白云岩力学性能出现“伪增强”现象,岩体表现为延性破坏,最终的破坏形态为粉碎状。当加载速率小于等于0.05 m/s时,岩体表现为脆性破坏,破坏形态较为完整,主要在端部发生局部剪切破坏,裂纹并未在整个岩样内发育,并且,高加载速率下破坏时的裂隙总数明显多于低加载速率下的裂隙总数,在峰值强度后微裂隙的产生速率明显较大。尽管只是对组成该滑坡的其中一类岩体开展了研究,暂无法用于准确解释该滑坡的地震诱发机制,但研究结果预示了在实际地震过程中,由于加载速率时刻在变化,岩体在高、低加载速率交替变化的荷载作用下将变得更加破碎,从而为滑坡的形成创造了先决条件。 展开更多
关键词 白云岩 颗粒流程序数值试验 加载速率 力学特性 破坏形态
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一起光纤差动保护信道告警事件的分析及解决方案 被引量：2
5
作者 周正权 李权伟 《广东电力》 2014年第6期60-63,共4页
针对马来西亚TNB电力公司132 kV线路发生的光纤差动保护信道告警事件,通过对现场信道测试和接口转换器码流偏差容忍度测试,找出引起保护信道告警的根本原因是综合业务接入设备和同步数字体系均设置为从时钟模式,造成通信系统没有时钟源... 针对马来西亚TNB电力公司132 kV线路发生的光纤差动保护信道告警事件,通过对现场信道测试和接口转换器码流偏差容忍度测试,找出引起保护信道告警的根本原因是综合业务接入设备和同步数字体系均设置为从时钟模式,造成通信系统没有时钟源,提出将其中一侧设备设置为主时钟模式以及适当提高接口转换器码流偏差容忍度的解决方案。对不同厂家的接口转换器进行码流偏差容忍度测试,结果说明部分综合业务接入设备的时钟设置对通信系统的码流速率有较大的影响。 展开更多
关键词 差动保护 信道 综合业务接入设备 同步数字体系 接口转换器 码流速率
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岩石动态巴西圆盘实验中的过载现象 被引量：7
6
作者 夏开文 余裕超 +3 位作者 王帅 吴帮标 徐颖 蔡英鹏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期126-137,共12页
巴西圆盘实验是国际岩石力学与工程学会(ISRM)推荐的测量岩石静态拉伸强度的方法之一,也是该学会推荐的唯一测量岩石动态拉伸强度的方法。但是巴西圆盘实验得到的静态或者动态拉伸强度往往较真实值偏大,其中一个原因是所谓的过载现象,... 巴西圆盘实验是国际岩石力学与工程学会(ISRM)推荐的测量岩石静态拉伸强度的方法之一,也是该学会推荐的唯一测量岩石动态拉伸强度的方法。但是巴西圆盘实验得到的静态或者动态拉伸强度往往较真实值偏大,其中一个原因是所谓的过载现象,而且其相应的过载效应在动态巴西圆盘测试中尤为明显。为探究岩石材料动态劈裂拉伸强度的过载效应机理及其率相关性,利用SHPB实验装置开展了不同加载率条件下的动态巴西圆盘实验,对岩石材料劈裂拉伸强度的过载特性进行了定量分析;结合颗粒流程序进行了相关实验的数值模拟,得到了圆盘破裂的微观过程。结果表明:(1)动态巴西圆盘实验得到的岩石拉伸强度存在明显的过载现象,圆盘试样拉伸强度的过载比随加载率增加呈对数形式增加;(2)依据动态拉伸强度实验结果对模型参数引入率相关性后,模拟观察到的过载效应更加贴近实验观测。这些结果表明巴西圆盘实验中拉伸强度的过载现象是客观存在的,其机理与试样的圆盘构型以及测试方法有关。结合实验和数值结果,解释了巴西圆盘实验的过载机理,证明了动态巴西圆盘实验修正的必要性并给出了相应的方案,以获取岩石材料的真实动态拉伸强度。 展开更多
关键词 动态巴西劈裂 过载现象 真实拉伸强度 率相关性 颗粒流分析
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单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟 被引量：37
7
作者 黄达 岑夺丰 黄润秋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期535-545,共11页
加载速率对裂隙岩体的力学性质及变形破坏均有重要影响。利用二维颗粒流程序PFC2D开展了不同倾角非贯通单裂隙砂岩试件的单轴压缩试验,研究了中等应变率对裂隙砂岩应力-应变曲线特征、裂隙尖端应力状态、特征应力状态、岩体损伤及裂隙... 加载速率对裂隙岩体的力学性质及变形破坏均有重要影响。利用二维颗粒流程序PFC2D开展了不同倾角非贯通单裂隙砂岩试件的单轴压缩试验,研究了中等应变率对裂隙砂岩应力-应变曲线特征、裂隙尖端应力状态、特征应力状态、岩体损伤及裂隙扩展等力学响应的影响规律。裂隙岩体应力-应变曲线呈现明显的波动性,定义应力突变指标f对应力突变型波动剧烈程度进行了定量统计分析:随应变率的增加,曲线应力突变波动越剧烈,且峰后明显大于峰前;随裂隙倾角的增大,波动幅度峰前增大,而峰后减小。裂隙尖端破裂应力随应变率增大均有所提高,随裂隙倾角的增大,切向剪应力c总体上呈增加变化,而法向应力nc明显减小。尖端破裂时岩样加载应力j、岩样临界扩容应力d及峰值应力c均随应变率增大而增大。裂隙尖端的破裂可立即引起岩体扩容,一般应变率越低,岩体裂隙尖端破裂点j和扩容点d越接近峰值强度c。随着应变率的提高,损伤裂纹及宏观裂隙类型越多,岩体试件损伤破裂程度越强,特别是试件端部效应愈显著。裂隙首先以I型翼裂纹在其尖端起裂,而I型翼裂纹的扩展长度与加载速率与裂隙倾角具有较强的相关性。 展开更多
关键词 裂隙岩体 加载应变率 裂隙倾角 单轴压缩 颗粒流
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彩色血流成像中编码激励的研究
8
作者 李鹏 陈裕泉 +1 位作者 胡大可 郑音飞 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1237-1240,共4页
为了解决传统彩色血流成像(CFM)帧频降低的问题,提出一种利用编码激励一次性获取血流速度估计的方法.用宽带的编码信号替代传统的窄带信号作为激励,将得到的宽带回波信号通过若干组带通滤波器进行滤波,由于该若干组带通滤波器的中心频... 为了解决传统彩色血流成像(CFM)帧频降低的问题,提出一种利用编码激励一次性获取血流速度估计的方法.用宽带的编码信号替代传统的窄带信号作为激励,将得到的宽带回波信号通过若干组带通滤波器进行滤波,由于该若干组带通滤波器的中心频率不同,滤波后信号可看作是一系列时间上分离的窄带信号.为提高纵向分辨率,将这些窄带信号通过匹配滤波器进行脉冲压缩.脉冲压缩后的信号可通过改进的自相关算法计算血流速度估计值,将多次估计值求平均,得到最终的血流速度估计.由于每个扫查角度只需要发射一次,该方法能够大幅提高彩色血流成像的帧频. 展开更多
关键词 彩色血流成像(CFM) 血流速度 帧频 编码激励
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基于巴西圆盘劈裂试验的模型海冰抗拉强度研究 被引量：4
9
作者 余朝歌 田于逵 +3 位作者 刚旭皓 季少鹏 国威 寇莹 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1158-1166,共9页
抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件之一。鉴于直接拉伸试验的困难性,本文采用巴西圆盘劈裂试验间接测量中国船舶科学研究中心小型冰水池中模型海冰的抗拉强度,进而研究加载速率以及... 抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件之一。鉴于直接拉伸试验的困难性,本文采用巴西圆盘劈裂试验间接测量中国船舶科学研究中心小型冰水池中模型海冰的抗拉强度,进而研究加载速率以及回温对模型海冰劈裂抗拉强度的影响。研究发现模型海冰的劈裂抗拉强度与加载速率无明显的相关性,但其对回温较为敏感。另外,基于物理试验开展相应的数值研究,利用颗粒流程序得到了与模型海冰宏观力学特性一致的离散元模型。采用该模型进行了单轴拉伸数值试验,验证了室内巴西圆盘劈裂试验得到的模型海冰抗拉强度。 展开更多
关键词 抗拉强度 巴西圆盘劈裂 加载速率 回温 颗粒流程序
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不同加载速率下青砂岩破裂演化规律及能量利用效率分析 被引量：7
10
作者 赵环帅 潘永泰 +3 位作者 乔鑫 王星宇 余超 黄嘉诚 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期69-78,共10页
【目的】研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率是岩石破碎加工领域亟待解决的问题。【方法】基于室内试验进行青砂岩细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,采用颗粒流程序,研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线... 【目的】研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率是岩石破碎加工领域亟待解决的问题。【方法】基于室内试验进行青砂岩细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,采用颗粒流程序,研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线与应力链分布特征,从破裂特征与裂纹特点方面分析青砂岩的破裂演化规律,并分析青砂岩破裂过程中的能量利用效率。【结果和结论】结果表明:(1)青砂岩在破裂过程中,应力-应变曲线表现为峰前线弹性、峰前塑性变形和峰后逐步失稳阶段,拉力链导致青砂岩裂纹扩展,最终破裂是压力和拉力链相互作用的结果。(2)不同加载速率下,青砂岩破裂可分为剪切破裂、贯穿破裂及混合多级破裂阶段,剪切与贯穿破裂阶段是剪切力起主要作用,而混合多级破裂是拉伸力主导的破裂模式。拉伸裂纹在破裂过程中起主导作用,生成速率明显高于剪切裂纹,总裂纹生成速率达2 400.81 m/s。(3)青砂岩断裂能的演化可分为缓慢增加、急剧增大与趋于稳定阶段,在加载速率为0.05 m/s时,最大能量利用效率为0.088%。研究结果不仅从细观层面对岩石破裂演化规律及能量利用效率进行了初步探索,也可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导。 展开更多
关键词 青砂岩 加载速率 颗粒流程序 力学特性 力链 断裂能
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