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流固耦合作用下深部岩石动态力学响应研究进展
被引量：
6
1
作者
夏开文
王峥
+2 位作者
吴帮标
徐颖
岳腾泷
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期454-478,共25页
深部岩石处于高地应力、高渗透压和强动态扰动的复杂地质环境之中,3者作用下岩石体更加容易发生损伤破裂,诱发突涌水、渗漏、井喷等工程地质灾害,因而探究流固耦合作用下岩石的动态力学响应是开展岩石工程建设的前提之一。近年来,国内...
深部岩石处于高地应力、高渗透压和强动态扰动的复杂地质环境之中,3者作用下岩石体更加容易发生损伤破裂,诱发突涌水、渗漏、井喷等工程地质灾害,因而探究流固耦合作用下岩石的动态力学响应是开展岩石工程建设的前提之一。近年来,国内外众多学者在考虑水和不同应力状态下的岩石动态力学实验研究方面取得了显著的成果。为给工程建设提供更加全面的指导并为后续研究奠定基础,从实验装置、测试结果以及围压与水的作用机理层面,对上述工作进行了回顾与总结。首先介绍了分离式霍普金森压杆测试装置的基本原理,以及用于模拟深部岩石赋存环境所进行的装置改进,包括围压分离式霍普金森压杆实验系统和孔压(渗透压)耦合的分离式霍普金森压杆实验系统,简要分析了各类装置在研究流固耦合作用下岩石动力学问题时的优势和不足。其次,总结了考虑不同应力状态(单向加载、三向围压加载)的流固耦合作用下岩石的动态力学响应特性。详细介绍了固定预设孔压、渗透压耦合作用下深部岩石的动态力学响应及其随孔隙水压、渗透压变化的规律。随后,概述了围压对岩石动力学性质的影响机理,分析了不同围压条件下的影响规律;总结了水对岩石动态力学性质的强化、弱化微观机制和定量表达。最后,对流固耦合作用下深部岩石的动态力学响应进行了概括总结,并对未来实验研究工作和深部赋存条件下岩石动态力学的研究方向进行了展望。
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关键词
流固耦合
岩石动力学
分离式霍普金森压杆
孔隙水压
渗透压
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职称材料
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
被引量：
5
2
作者
张村
方尚鑫
+3 位作者
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第3期413-425,共13页
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法...
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法。在此基础上,反演实验室单轴压缩获得了三维重构模型煤基质和矿物成分的模拟参数,进一步模拟分析了不同宽高比煤体的强度损伤特征。模拟结果表明:①在加载过程中,塑性区首先在孔隙和矿物成分周边逐渐向外扩展连通。在空间分布上,塑性区前期由加载端垂直向内部扩展,后期转变为由四周水平向内部扩展,最终模型破坏的非塑性区形成“双圆台结构体”。②随着宽高比的增加,煤样的抗压强度(p)、达到屈服强度时的应变(ζ)以及弹性模量(K)均会增加,其中ζ和K呈线性增加,而p增幅逐渐减小。③在煤样单轴加载过程中总能量和弹性能呈指数增加,耗散能呈线性增加。随着宽高比增加,煤体内积聚的弹性能增加,破坏时释放的能量增大,更容易诱发动力冲击相关灾害。研究结果为冲击矿压地区区段煤柱尺寸的合理选择提供参考。
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关键词
CT扫描
三维重构
孔隙结构
矿物成分
尺寸效应
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职称材料
题名
流固耦合作用下深部岩石动态力学响应研究进展
被引量：
6
1
作者
夏开文
王峥
吴帮标
徐颖
岳腾泷
机构
天津
大学
水利工程智能建设与运维全国重点实验室
中国地质大学
(
北京
)
地质
安全
研究院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期454-478,共25页
基金
国家自然科学基金资助项目(42141010,42377147,52079091)。
文摘
深部岩石处于高地应力、高渗透压和强动态扰动的复杂地质环境之中,3者作用下岩石体更加容易发生损伤破裂,诱发突涌水、渗漏、井喷等工程地质灾害,因而探究流固耦合作用下岩石的动态力学响应是开展岩石工程建设的前提之一。近年来,国内外众多学者在考虑水和不同应力状态下的岩石动态力学实验研究方面取得了显著的成果。为给工程建设提供更加全面的指导并为后续研究奠定基础,从实验装置、测试结果以及围压与水的作用机理层面,对上述工作进行了回顾与总结。首先介绍了分离式霍普金森压杆测试装置的基本原理,以及用于模拟深部岩石赋存环境所进行的装置改进,包括围压分离式霍普金森压杆实验系统和孔压(渗透压)耦合的分离式霍普金森压杆实验系统,简要分析了各类装置在研究流固耦合作用下岩石动力学问题时的优势和不足。其次,总结了考虑不同应力状态(单向加载、三向围压加载)的流固耦合作用下岩石的动态力学响应特性。详细介绍了固定预设孔压、渗透压耦合作用下深部岩石的动态力学响应及其随孔隙水压、渗透压变化的规律。随后,概述了围压对岩石动力学性质的影响机理,分析了不同围压条件下的影响规律;总结了水对岩石动态力学性质的强化、弱化微观机制和定量表达。最后,对流固耦合作用下深部岩石的动态力学响应进行了概括总结,并对未来实验研究工作和深部赋存条件下岩石动态力学的研究方向进行了展望。
关键词
流固耦合
岩石动力学
分离式霍普金森压杆
孔隙水压
渗透压
Keywords
hydraulic-mechanical coupling
rock dynamics
split hopkinson pressure bar
pore pressure
osmotic pressure
分类号
TD311 [矿业工程—矿井建设]
TE371 [石油与天然气工程—油气田开发工程]
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职称材料
题名
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
被引量：
5
2
作者
张村
方尚鑫
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
机构
中国
矿业
大学
(
北京
)共伴生能源精准开采
北京
市重点实验室
中国
矿业
大学
(
北京
)厚煤层绿色智能开采教育部工程
研究
中心
中国
矿业
大学
矿业工程学院
中国地质大学
(
北京
)
地质
安全
研究院
出处
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024年第3期413-425,共13页
基金
国家重点研发计划(2023YFC3012101)
国家自然科学基金(52104155)
中国博士后基金(2023M733778)。
文摘
煤体是一种包含孔隙结构和矿物成分的多孔材料,具有明显的各向异性和尺寸效应。为研究煤体各向异性及尺寸效应对破坏特征的影响,本文提出了一种基于CT扫描、核磁共振和X衍射等技术手段的煤样内部孔隙、矿物成分表征和三维重构模拟方法。在此基础上,反演实验室单轴压缩获得了三维重构模型煤基质和矿物成分的模拟参数,进一步模拟分析了不同宽高比煤体的强度损伤特征。模拟结果表明:①在加载过程中,塑性区首先在孔隙和矿物成分周边逐渐向外扩展连通。在空间分布上,塑性区前期由加载端垂直向内部扩展,后期转变为由四周水平向内部扩展,最终模型破坏的非塑性区形成“双圆台结构体”。②随着宽高比的增加,煤样的抗压强度(p)、达到屈服强度时的应变(ζ)以及弹性模量(K)均会增加,其中ζ和K呈线性增加,而p增幅逐渐减小。③在煤样单轴加载过程中总能量和弹性能呈指数增加,耗散能呈线性增加。随着宽高比增加,煤体内积聚的弹性能增加,破坏时释放的能量增大,更容易诱发动力冲击相关灾害。研究结果为冲击矿压地区区段煤柱尺寸的合理选择提供参考。
关键词
CT扫描
三维重构
孔隙结构
矿物成分
尺寸效应
Keywords
CT scan
three-dimensional reconstruction
pore structure
mineral composition
size effect
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
流固耦合作用下深部岩石动态力学响应研究进展
夏开文
王峥
吴帮标
徐颖
岳腾泷
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
6
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职称材料
2
基于CT扫描的三维重构煤体加载损伤演化特征及尺寸效应
张村
方尚鑫
贾胜
王永乐
王方田
白庆升
《矿业科学学报》
CSCD
北大核心
2024
5
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职称材料
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