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围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的扩展行为与影响因素 被引量：1
1
作者 马泗洲 蒋海明 +2 位作者 周朝兰 王明洋 刘科伟 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期3-20,共18页
为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制,采用显式动力学数值模拟方法,并结合任意拉格朗日-欧拉算法和流固耦合技术,对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论,分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射... 为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制,采用显式动力学数值模拟方法,并结合任意拉格朗日-欧拉算法和流固耦合技术,对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论,分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验,分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外,利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT)损伤模型,讨论了不同节理角度及不同围压对爆破裂纹扩展行为的影响,并结合FracPaQ程序定量描述了爆破裂纹的分布规律。最后,通过分析节理尖端的主应力分布及动态应力强度因子变化规律,揭示了节理岩体的爆破损伤机制。结果表明:节理面与非静水压力对爆破裂纹扩展均有导向作用,且非静水压力的导向效应会因节理面的存在而减弱;非静水压力下,应力波透、反射系数随着水平方向压力的增加分别呈减小和增大的趋势。由节理面两侧法向与切向位移的变化规律,发现剪切应力是尖端翼裂纹扩展的主要原因。根据动态应力强度因子判断,拉伸裂纹在爆破初期主导节理尖端的损伤,而剪切裂纹在后期占主导地位。 展开更多
关键词 地应力 节理岩体 爆炸应力波 裂纹扩展 损伤机制
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节理对岩体爆破破坏特性的影响研究
2
作者 师天真 杨启涛 +4 位作者 代周超 李启月 黄海仙 崔雪姣 马晶晶 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期8-13,共6页
使用硬纸片以不同数量、角度、宽度埋入试样,模拟岩体闭合节理结构,制备不同节理岩体模型,并借助高速摄影仪和三维激光扫描仪分析节理对岩体爆破破坏特性的影响,研究岩体爆破的裂纹扩展及块度分布规律。结果表明:节理会分散爆破能量,阻... 使用硬纸片以不同数量、角度、宽度埋入试样,模拟岩体闭合节理结构,制备不同节理岩体模型,并借助高速摄影仪和三维激光扫描仪分析节理对岩体爆破破坏特性的影响,研究岩体爆破的裂纹扩展及块度分布规律。结果表明:节理会分散爆破能量,阻碍裂纹贯通,导致爆破块度平均尺寸随着节理数量增加而减小;较宽的节理会使得应力波绕射、反射过程更复杂,能量耗散加剧,阻碍裂纹扩展,较小宽度节理更易产生更细小的爆破块度;节理角度与爆破应力波传播方向的相互作用显著影响裂纹扩展模式,角度过大易阻碍应力波传播。 展开更多
关键词 岩体爆破 破坏特性 模型试验 节理 裂隙 裂纹扩展 块度分布 应力波
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节理特性对岩体力学性能的影响 被引量：12
3
作者 张国凯 李海波 +2 位作者 夏祥 李娜娜 柴少波 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4198-4205,共8页
采用颗粒流模拟研究单轴压缩下节理特性对试件宏观力学参数、能量及波传播规律的影响,揭示裂纹扩展演化机理及破坏模式的变化规律,定义细观节理刚度比和强度比反映节理力学特性。研究结果表明:峰值强度、弹性模量、起裂应力随节理厚度... 采用颗粒流模拟研究单轴压缩下节理特性对试件宏观力学参数、能量及波传播规律的影响,揭示裂纹扩展演化机理及破坏模式的变化规律,定义细观节理刚度比和强度比反映节理力学特性。研究结果表明:峰值强度、弹性模量、起裂应力随节理厚度增加、刚度比的下降而不断减小,泊松比随节理厚度增加而大幅度增加,节理强度比直接影响峰值强度;与张开节理相比,节理充填物降低尖端应力集中,导致试件损伤破坏程度及破坏模式的改变,同时引起宏观力学参数增大,并随节理刚度减小,逐渐趋近前者。通过在模型内设置激发源和接收器,对激发源施加速度脉冲模拟剪切波和压缩波的传播过程,节理对波幅影响远大于波速,充填节理透射系数明显大于张开节理透射系数,前者随厚度增加衰减更快,与纵波相比,横波随节理弱化衰减较快。 展开更多
关键词 颗粒流 单轴压缩 节理特性 岩体力学参数 波传播
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基于摩尔-库仑准则的断续节理岩体复合损伤本构模型 被引量：17
4
作者 陈松 乔春生 +1 位作者 叶青 邓斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3612-3622,共11页
针对工程实际中断续节理裂隙岩体的损伤本构模型,假设岩石微元强度服从Weibull随机分布,以摩尔-库仑破坏准则作为描述微元强度的表示方法,推导出细观损伤变量。利用能量和断裂力学理论,综合考虑节理几何特征及力学特性,推导宏观损伤变... 针对工程实际中断续节理裂隙岩体的损伤本构模型,假设岩石微元强度服从Weibull随机分布,以摩尔-库仑破坏准则作为描述微元强度的表示方法,推导出细观损伤变量。利用能量和断裂力学理论,综合考虑节理几何特征及力学特性,推导宏观损伤变量计算公式。基于Lemaitre应变等效假设,考虑宏细观缺陷耦合作用,推导出复合损伤变量,建立了基于摩尔-库仑准则的宏细观缺陷耦合作用的断续裂隙岩体损伤本构模型。研究结果表明:(1)采用摩尔-库仑准则作为描述微元强度的统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征,该模型真实地反映岩石微元强度受应力状态的影响。(2)该模型建立的理论曲线与断续节理岩体的试验曲线吻合较好。(3)节理裂隙岩体宏观损伤变量及峰值强度随节理倾角的变化规律与综合考虑宏细观耦合作用下的损伤变量及裂隙岩体峰值强度随节理倾角的变化规律基本一致。(4)宏细观耦合作用下的等效弹性模量与节理贯通率呈非线性负相关;在节理倾角一定的情况下,损伤变量与节理长度呈非线性正相关;在贯通率较小时,岩体的宏观损伤变量与内摩擦角的关系呈线性负相关变化,贯通率达到一定程度,线性关系变成非线性关系。 展开更多
关键词 摩尔-库仑准则 断续节理岩体 裂隙扩展 耦合 损伤本构模型
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节理倾角对砂岩强度及物理特征的影响 被引量：6
5
作者 王瑞红 李万文 +2 位作者 刘杰 蒋昱州 黄飞 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第6期70-74,80,共6页
节理岩体广泛存在于实际工程中,深入研究节理倾角对岩体强度和物理特征的影响,对节理岩体工程稳定性研究具有重要的意义。通过完整及含不同节理倾角岩样在不同围压下的三轴加载破坏试验及声波测试试验,探讨了节理倾角对砂岩强度及物理... 节理岩体广泛存在于实际工程中,深入研究节理倾角对岩体强度和物理特征的影响,对节理岩体工程稳定性研究具有重要的意义。通过完整及含不同节理倾角岩样在不同围压下的三轴加载破坏试验及声波测试试验,探讨了节理倾角对砂岩强度及物理特性的影响规律。试验结果表明:(1)随着节理倾角的变化,岩样纵波波速衰减率有所不同,节理倾角为60°时岩样波速衰减率最大。(2)节理岩样的弹性模量随倾角大小的变化规律是:E完整>E90°>E30°>E60°。(3)在同一节理倾角下,岩样峰值强度随着围压的增加而增大;在同一围压下,岩样峰值强度随着节理倾角的变化表现出明显的各向异性。(4)节理岩样的黏聚力随着节理倾角的变化呈现出U型的变化趋势,且在节理倾角为60°时黏聚力最小;同时内摩擦角随着节理倾角的增大而逐渐增大。由上述成果可知,节理倾角对砂岩强度和物理特性影响较大,节理倾角为60°时,影响程度最大。 展开更多
关键词 节理岩体 节理倾角 三轴加载破坏试验 声波测试试验 砂岩强度 物理特征
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岩体内应力波传播的研究进展与展望 被引量：11
6
作者 王梦 范立峰 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期802-814,共13页
岩体动态力学行为和应力波传播特性是岩体工程动态稳定性分析的关键科学问题之一.天然岩体内广泛存在着从细观缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续结构面,影响应力波的传播,导致应力波能量的衰减.岩体内的细观缺陷和宏观节理对应力波传播... 岩体动态力学行为和应力波传播特性是岩体工程动态稳定性分析的关键科学问题之一.天然岩体内广泛存在着从细观缺陷到宏观节理等不同尺度的不连续结构面,影响应力波的传播,导致应力波能量的衰减.岩体内的细观缺陷和宏观节理对应力波传播的影响具有不同的作用机理,充分认识不同尺度的不连续面对应力波传播规律的影响对岩体工程动态稳定性分析具有重要意义.首先,分析了应力波在细观缺陷岩体内的衰减机制,详细介绍了研究细观缺陷岩体内应力波传播的波散射方法、等效弹性模量方法、等效黏弹性连续介质方法,对比总结了这些方法的适用性及优缺点.其次,分析了应力波在宏观节理岩体内的透、反射机制,系统介绍了研究宏观节理岩体内应力波传播的位移不连续方法和等效连续介质方法,重点概述了这2种方法的优缺点.再次,总结了双尺度不连续结构面岩体内应力波传播的分析方法,在同一框架内分析了双尺度不连续结构面岩体内应力波的传播规律,阐明了细观缺陷和宏观节理对应力波传播规律的不同作用机理.最后,结合深部岩体工程、极地岩体工程等国家重大项目,展望了应力波分析方法在极端环境下岩体工程稳定性分析中的应用. 展开更多
关键词 岩体 应力波传播 衰减 细观缺陷 宏观节理 双尺度不连续
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节理发育岩体巷道掘进爆破数值模拟与应用研究 被引量：9
7
作者 汪海波 魏国力 +1 位作者 宗琦 徐颖 《黄金科学技术》 CSCD 2018年第3期342-348,共7页
节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论... 节理面、软弱夹层和断层等地质不连续面是影响巷道掘进爆破效果的重要因素。根据岩体中应力波的传播理论,以某煤矿轨道下山为工程背景,利用LS-DYNA软件对倾角为68°、宽度为3 cm的节理岩体巷道掘进掏槽爆破进行模拟分析,验证了理论分析中节理面对爆炸应力波传播的影响。结果表明:节理面破坏了岩体的整体性,其背爆侧岩石破碎较弱,而迎爆侧由于节理的反射作用岩体破碎加剧。提出了掏槽孔中心直眼采用孔内间隔延期装药结构和?35 mm的炸药以增加掏槽爆破能量,合理布置炮孔、减少节理面附近炮孔装药量,并辅以增加炮孔深度、提高堵塞长度和质量等措施,延长了爆炸能量作用时间,提高了爆破效率。现场应用取得了良好的效果。 展开更多
关键词 节理岩体 巷道 掘进爆破 数值模拟 爆破效率 地质不连续面 应力波传播
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节理岩体的动力学损伤变量 被引量：1
8
作者 张建华 吴德伦 《重庆建筑大学学报》 CSCD 1997年第2期100-105,共6页
综述了目前节理岩体损伤描述的各种损伤变量及其意义，着重讨论了它们的适用场合，指出以波动理论定义的动力损伤变量对于岩体工程具有重要意义。
关键词 节理岩体 损伤变量 波动 损伤张量
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基于SHPB试验的粗糙节理面动态损伤特征研究 被引量：9
9
作者 张雨霏 李建春 +1 位作者 闫亚涛 李海波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期491-500,共10页
分析节理岩体在动态加载下的节理面损伤有助于把握节理岩体的动态破坏本质特征。针对节理形貌对节理岩体动态压缩破坏影响研究较少的现状,利用改进后的分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对含粗糙节理的试样进行冲击试验,结合3D扫描仪等设备... 分析节理岩体在动态加载下的节理面损伤有助于把握节理岩体的动态破坏本质特征。针对节理形貌对节理岩体动态压缩破坏影响研究较少的现状,利用改进后的分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对含粗糙节理的试样进行冲击试验,结合3D扫描仪等设备对多次低幅值冲击荷载下的节理面损伤特征进行定量研究。研究结果表明:粗糙节理试样在多次加载情况下,典型波形图表现出透射波幅值降低的现象,认为应力波在节理处的透射能力削弱与节理面出现的损伤现象有关;利用波速探伤技术验证了多次冲击荷载下岩块部分损伤较弱,而节理面的损伤现象更加显著,具体特征为粗糙节理面的整体起伏度减小,粗糙度增加;引入体积损失率以定量评价节理面损伤程度,发现节理吻合度系数(JMC)、节理凸起分布情况及节理起伏角对节理面的损伤具有不同程度的影响;最后,利用试验数据计算了耗散能以定义损伤变量,发现具有较小节理吻合度系数(JMC)的节理面表现出更剧烈的节理损伤程度;然而在比较节理试样的前后损伤变量发现,利用新定义的损伤变量反映节理岩体的损伤存在一定局限。 展开更多
关键词 节理岩体 粗糙节理 SHPB 节理面损伤 应力波能量
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黏弹性节理岩体中应力波的传播特性分析 被引量：6
10
作者 汪书敏 王志亮 +2 位作者 贾帅龙 王浩然 王昊辰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期99-107,共9页
为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数... 为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数值解与已有的频域内封闭解对比,验证推导过程的正确性;最后,对相关参数的影响规律进行分析。结果表明:模型无量纲系数、无量纲节理厚度、无量纲节理间距和入射角等都对波的传播产生影响;对于单条节理,应力波的透反射系数以及能量耗散率主要取决于位移不连续模型的无量纲参数、入射角及无量纲节理厚度;而对于一组平行节理,透射系数还和平行节理数与节理间距的大小有关,且节理条数的增加对入射临界角位置处透射波振幅的衰减影响更为明显。 展开更多
关键词 节理岩体 应力波 传播特性 时域递归法 透反射系数
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