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不同温度下低热混凝土强度及孔结构分形特征研究 被引量：3
1
作者 关彬 陈博夫 刘硕 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第7期173-185,共13页
【目的】为探究真实温度环境下低热混凝土微观演化规律与宏观力学性能之间的关系,【方法】设计并开展了不同温度(20℃、30℃、40℃)作用下低热混凝土抗压强度和孔结构试验,基于扫描电镜(SEM)图像,结合盒维数法,计算得到了低热混凝土的... 【目的】为探究真实温度环境下低热混凝土微观演化规律与宏观力学性能之间的关系,【方法】设计并开展了不同温度(20℃、30℃、40℃)作用下低热混凝土抗压强度和孔结构试验,基于扫描电镜(SEM)图像,结合盒维数法,计算得到了低热混凝土的分形维数,最后建立了考虑分形维数的抗压强度预测模型。【结果】结果显示:高温养护下,低热混凝土的临界孔径、最可几孔径和孔隙率降低,分形维数从1.7968增加到1.8868,28 d抗压强度增长了27%。【结论】结果表明,36%~42%的孔隙率和10~20 nm的孔径对应的微观空间状态最为复杂,高温养护增强低热混凝土10~20 nm的孔径含量,有效提高了抗压强度;提出的预测模型可以定量描述低热混凝土力学性能与孔结构分形维数的耦联关系,为不同温度作用下大坝混凝土的耐久性和安全性设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 低热混凝土 温度 孔结构 分形维数 预测模型 力学性能
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冲刷作用下砂岩宏观力学特性及微观结构
2
作者 张科 关世豪 +2 位作者 齐飞飞 徐奕 金克盛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1929-1938,共10页
水流环境下库岸边坡岩石劣化会严重危害坡体稳定性,如何精细化揭示动水冲刷作用下岩石宏观力学特性及微观结构对库区灾害防治具有重要意义。为模拟库岸边坡所处的水流环境,设计了一套岩石抗冲刷试验装置。以砂岩为研究对象,考虑自然、... 水流环境下库岸边坡岩石劣化会严重危害坡体稳定性,如何精细化揭示动水冲刷作用下岩石宏观力学特性及微观结构对库区灾害防治具有重要意义。为模拟库岸边坡所处的水流环境,设计了一套岩石抗冲刷试验装置。以砂岩为研究对象,考虑自然、静水浸泡和动水冲刷3种工况。结合室内试验、数字图像相关方法、扫描电镜和分形理论,从宏观力学参数、应变场分布特征、微观结构等角度系统探讨了不同水环境对岩石力学特性的影响。研究结果表明:(1)动水冲刷后的岩石抗压强度和弹性模量软化系数比饱水试件分别降低了0.07和0.06;(2)应变场分异速率-轴向应变曲线在峰值应力前出现拐点P,与断裂过程区的集聚相关,可作为岩石破裂的前兆信号;相较于饱水作用,冲刷作用使得破裂前兆点出现变早,这是因为冲刷作用加剧了岩石内部缺陷的发育,更易形成裂纹;(3)相较于饱水试件,动水冲刷后砂岩内部矿物颗粒和胶结物流失程度加大,微观结构劣化更为显著,这种变化在扫描电镜图像的分形维数计算结果中得到了印证,冲刷试件的分形维数最大。 展开更多
关键词 冲刷 岩石 数字图像相关方法 力学特性 微观结构 分形维数
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不同应变率下煤岩冲击动力试验研究 被引量：77
3
作者 刘晓辉 张茹 刘建锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1528-1534,共7页
利用φ75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对煤岩进行不同应变率下冲击压缩试验。实验结果表明:煤岩微细观特征复杂,离散性强;煤岩在低应变率下多呈轴向劈裂破坏,高应变率下呈现出压碎破坏;冲击过程中能量随着应变率的增大而增大... 利用φ75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对煤岩进行不同应变率下冲击压缩试验。实验结果表明:煤岩微细观特征复杂,离散性强;煤岩在低应变率下多呈轴向劈裂破坏,高应变率下呈现出压碎破坏;冲击过程中能量随着应变率的增大而增大,耗散能与应变率基本呈弱幂函数关系或线性分布关系;煤岩破碎块度分维与应变率呈线性相关,分形维数在1.7～2.2范围内,应变率越大,块度越小,分形维数越大,煤岩耗散能量越大。 展开更多
关键词 煤岩 应变率 分离式霍普金森压杆 动态力学性能 能量耗散 块度分维
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玄武岩-聚丙烯纤维混凝土孔隙结构分形维数及力学性能研究 被引量：10
4
作者 赵静 李晓峰 郭力 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第8期78-84,共7页
本文基于试验探讨了玄武岩-聚丙烯纤维对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并利用光学方法的分形模型计算混凝土孔隙结构的分形维数。试验结果表明:混杂纤维能够提高混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度,当玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PF... 本文基于试验探讨了玄武岩-聚丙烯纤维对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并利用光学方法的分形模型计算混凝土孔隙结构的分形维数。试验结果表明:混杂纤维能够提高混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度,当玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PF)含量各为0.05%时,混杂纤维的协同效应最强,抗压强度和劈裂抗拉强度的最大增量分别为5.97%和8.46%,然而当纤维含量过高时,混杂纤维会对试件力学性能产生不利影响。玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)的孔隙结构表现出明显的分形特征,其分形维数在2.297~2.482范围之间。分形维数与孔隙率和间距系数具有很强的相关性,随着孔隙率的增加而显著降低,随着间距系数的增加而增加。分形维数还与抗压强度和劈裂抗拉强度具有正相关关系。因此,孔隙结构的分形维数可用于评价混凝土的微观孔隙结构,也可以反映孔隙结构的复杂性对混凝土宏观力学性能的影响。 展开更多
关键词 玄武岩纤维 聚丙烯纤维 混杂纤维增强混凝土 力学性能 孔隙结构 分形维数 复合材料
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基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究 被引量：7
5
作者 孙秀丽 宋碧颖 +2 位作者 刘文化 沈起 姚君 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期153-158,共6页
在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有... 在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有明显的分形特征,其分形维数在2.8~3.2.并且,疏浚淤泥固化土的分形维数与平均孔径、孔表面积、承载比、黏聚力、内摩擦角以及矿粉掺量之间均具有很好的相关性:分形维数越大,疏浚淤泥固化土的平均孔径越小,比表面积越大,压缩指数越小,承载比、黏聚力和内摩擦角越大;分形维数随着配比中矿粉掺量的增加逐渐增大.采用分形维数可很好地定量描述疏浚淤泥固化土孔隙结构特征及力学特性,也可为疏浚淤泥固化土宏微观特性分析及模型的建立提供数据支持. 展开更多
关键词 疏浚淤泥 孔隙结构 力学性质 压汞试验 分形维数
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瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制 被引量：5
6
作者 丁鑫 肖晓春 潘一山 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期98-106,共9页
深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力... 深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 冲击能量指数 冲击地压 高瓦斯煤层 瓦斯吸附特征 分形维数
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组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价 被引量：22
7
作者 肖晓春 樊玉峰 +3 位作者 吴迪 丁鑫 王磊 赵宝友 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4203-4212,4219,共11页
为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提... 为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明:随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的"四指标"方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。 展开更多
关键词 组合煤岩 能量耗散 力学性质 分形维数 声发射 冲击危险
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顶板砂岩分维与其力学性质的相关性研究 被引量：9
8
作者 徐林生 张占海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期245-249,共5页
应用分形几何学原理和方法，测试分析了大同矿区煤层顶板岩石结构，初步得出碎屑岩粒度、孔隙的分形特征岩石结构的分形维数与抗压强度有很好的相关性。
关键词 岩石结构 力学性质 分形维数 顶板 砂岩 煤矿
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煤岩力学性质对块煤率影响研究 被引量：3
9
作者 鞠春雷 孙计明 +3 位作者 刘延和 陈刚 肖建 冯吉成 《煤炭工程》 北大核心 2016年第5期102-105,共4页
为了解决赛蒙特尔煤矿采煤工作面块煤率低的问题,分析了现有煤矿地质条件下的煤样受不同性质力破坏对块煤率的影响程度,并将分形理论中的块度分布及分形维数作为煤的综合性能指标,研究了不同性质力破坏后的煤样块度分布、分形维数与块... 为了解决赛蒙特尔煤矿采煤工作面块煤率低的问题,分析了现有煤矿地质条件下的煤样受不同性质力破坏对块煤率的影响程度,并将分形理论中的块度分布及分形维数作为煤的综合性能指标,研究了不同性质力破坏后的煤样块度分布、分形维数与块煤率之间的关系,通过该指标在一定程度上定性地反映出了煤矿出煤的块煤率,确定了煤岩力学性质对块煤率影响的关键因素。研究表明:煤样在压缩破坏时,分形维数最大,块度分布多,体积小,破碎度最高;煤样在剪切时,破碎度较压缩破坏时低,而随着剪切角减小,分形维数递增,块度分布变多,破碎度升高;煤样在受拉时,分形维数最小,块度分布最少,破碎度最低。 展开更多
关键词 煤岩力学性质 块煤率 块度分布 分形维数 破碎度
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