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不同温度作用下砂岩能量演化机制及本构模型
1
作者
雷瑞德
周林森
+2 位作者
胡超
李梦来
黄凌
《西南交通大学学报》
北大核心
2025年第5期1131-1138,共8页
为研究高温对砂岩物理力学性能劣化的影响,本文开展不同温度热处理砂岩的单轴压缩试验.首先,分析力学强度和破断模式,获得砂岩宏观力学参数的劣化特征;其次,研究不同温度对砂岩能量演化机制及弹性能耗比的影响;最后,基于温度和荷载损伤...
为研究高温对砂岩物理力学性能劣化的影响,本文开展不同温度热处理砂岩的单轴压缩试验.首先,分析力学强度和破断模式,获得砂岩宏观力学参数的劣化特征;其次,研究不同温度对砂岩能量演化机制及弹性能耗比的影响;最后,基于温度和荷载损伤因子,采用分段函数方法构建考虑裂纹闭合阶段的热-力耦合损伤本构模型.研究结果表明:随着温度的增加,砂岩峰值强度和弹性模量先增加后减小,在200℃时达到最大值;破断模式由倾斜剪切破坏向“Y”型共轭拉-剪混合破坏转变,脆-延性转变的临界温度阈值为400℃;根据耗散能演化特征将整个变形破裂过程划分为裂纹闭合阶段、弹性阶段、宏观裂纹扩展阶段和峰后阶段;弹性能耗比(K)的拐点可作为砂岩由弹性向塑性转变的突变点;模型尺寸参数(m)随温度升高先上升后下降,形状参数(n)逐渐降低,参数m和n分别反映砂岩的强度和塑性特征,理论模型与室内试验结果吻合度较高,说明本模型能够反演热-力耦合下砂岩损伤演化全过程.
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关键词
岩石力学
高温处理
耗散能
本构模型
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职称材料
不同侧压作用下充填裂隙砂岩裂纹扩展特征的试验与数值研究
2
作者
雷瑞德
黄凌
+2 位作者
胡超
周林森
赵鹏程
《矿业安全与环保》
2025年第5期107-118,共12页
为探究侧压对裂隙岩石破裂演化过程的影响,利用声发射监测技术和离散元模型对不同侧压作用下微裂纹破裂机制进行研究。构建了考虑矿物组分的离散元细观数值模型,分析了岩石加载过程中微裂纹破裂力学行为,量化了3种侧压条件下裂隙砂岩声...
为探究侧压对裂隙岩石破裂演化过程的影响,利用声发射监测技术和离散元模型对不同侧压作用下微裂纹破裂机制进行研究。构建了考虑矿物组分的离散元细观数值模型,分析了岩石加载过程中微裂纹破裂力学行为,量化了3种侧压条件下裂隙砂岩声发射信号多重分形特征。结果表明,裂隙砂岩整个受载变形破裂过程分为微裂纹闭合阶段、裂纹萌生阶段、裂纹缓慢扩展阶段、裂纹匀速扩展阶段和裂纹加速扩展阶段;随着侧压的增大,砂岩试样的贯通失效模式由裂纹主导向局部剥落破坏转变,且剥落范围逐渐增大。另外,拉伸裂纹和剪切裂纹对应的起裂应力水平逐渐增高,同时,拉伸裂纹占比小于剪切裂纹。随着应力水平的增高,平均频宽(Δα)呈现出先降低后增高的趋势;平均频宽差(Δα_(0))与频谱测度子集(Δf)呈现出相反的演化趋势。当应力水平小于0.8σ_(c)时,Δα_(0)大于0,砂岩试样以小破裂尺度信号为主;当应力水平大于0.8σ_(c)时,Δα_(0)由正值逐渐变为负值,砂岩试样以大破裂尺度信号为主。
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关键词
裂隙砂岩
双轴加载
颗粒流模型
声发射
裂纹分类
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职称材料
题名
不同温度作用下砂岩能量演化机制及本构模型
1
作者
雷瑞德
周林森
胡超
李梦来
黄凌
机构
四川
轻
化工大学
土木
工程
学院
重庆地质矿产研究院页岩气勘探开发国家地方联合
工程
研究中心
四川轻化工大学桥梁无损检测与工程计算四川省高校重点实验室
出处
《西南交通大学学报》
北大核心
2025年第5期1131-1138,共8页
基金
中国博士后科学基金(2023MD744136)
重庆市博士后研究项目(2022CQBSHTB3109)。
文摘
为研究高温对砂岩物理力学性能劣化的影响,本文开展不同温度热处理砂岩的单轴压缩试验.首先,分析力学强度和破断模式,获得砂岩宏观力学参数的劣化特征;其次,研究不同温度对砂岩能量演化机制及弹性能耗比的影响;最后,基于温度和荷载损伤因子,采用分段函数方法构建考虑裂纹闭合阶段的热-力耦合损伤本构模型.研究结果表明:随着温度的增加,砂岩峰值强度和弹性模量先增加后减小,在200℃时达到最大值;破断模式由倾斜剪切破坏向“Y”型共轭拉-剪混合破坏转变,脆-延性转变的临界温度阈值为400℃;根据耗散能演化特征将整个变形破裂过程划分为裂纹闭合阶段、弹性阶段、宏观裂纹扩展阶段和峰后阶段;弹性能耗比(K)的拐点可作为砂岩由弹性向塑性转变的突变点;模型尺寸参数(m)随温度升高先上升后下降,形状参数(n)逐渐降低,参数m和n分别反映砂岩的强度和塑性特征,理论模型与室内试验结果吻合度较高,说明本模型能够反演热-力耦合下砂岩损伤演化全过程.
关键词
岩石力学
高温处理
耗散能
本构模型
Keywords
rock mechanics
thermally-treated sandstone
dissipated energy
constitutive model
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
不同侧压作用下充填裂隙砂岩裂纹扩展特征的试验与数值研究
2
作者
雷瑞德
黄凌
胡超
周林森
赵鹏程
机构
四川
轻
化工大学
土木
工程
学院
出处
《矿业安全与环保》
2025年第5期107-118,共12页
基金
中国博士后科学基金面上项目(2023MD744136)
重庆市博士后研究项目特别资助项目(2022CQBSHTB3109)
桥梁无损检测与工程计算四川省高校重点实验室开放课题基金项目(2022QZJ01)。
文摘
为探究侧压对裂隙岩石破裂演化过程的影响,利用声发射监测技术和离散元模型对不同侧压作用下微裂纹破裂机制进行研究。构建了考虑矿物组分的离散元细观数值模型,分析了岩石加载过程中微裂纹破裂力学行为,量化了3种侧压条件下裂隙砂岩声发射信号多重分形特征。结果表明,裂隙砂岩整个受载变形破裂过程分为微裂纹闭合阶段、裂纹萌生阶段、裂纹缓慢扩展阶段、裂纹匀速扩展阶段和裂纹加速扩展阶段;随着侧压的增大,砂岩试样的贯通失效模式由裂纹主导向局部剥落破坏转变,且剥落范围逐渐增大。另外,拉伸裂纹和剪切裂纹对应的起裂应力水平逐渐增高,同时,拉伸裂纹占比小于剪切裂纹。随着应力水平的增高,平均频宽(Δα)呈现出先降低后增高的趋势;平均频宽差(Δα_(0))与频谱测度子集(Δf)呈现出相反的演化趋势。当应力水平小于0.8σ_(c)时,Δα_(0)大于0,砂岩试样以小破裂尺度信号为主;当应力水平大于0.8σ_(c)时,Δα_(0)由正值逐渐变为负值,砂岩试样以大破裂尺度信号为主。
关键词
裂隙砂岩
双轴加载
颗粒流模型
声发射
裂纹分类
Keywords
fractured sandstone
biaxial loading
particle flow modeling
acoustic emission
crack classification
分类号
TD315 [矿业工程]
TU457 [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
不同温度作用下砂岩能量演化机制及本构模型
雷瑞德
周林森
胡超
李梦来
黄凌
《西南交通大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
不同侧压作用下充填裂隙砂岩裂纹扩展特征的试验与数值研究
雷瑞德
黄凌
胡超
周林森
赵鹏程
《矿业安全与环保》
2025
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职称材料
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