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不同负温条件下模拟月壤动力学特性与能量耗散研究
1
作者 马芹永 张波波 +2 位作者 简伟强 杨金辉 凌创宇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第13期32-43,共12页
研究月球极区含冰月壤的动力学特性和能量耗散规律对探月工程四期任务中探测器的着陆冲击特性、极区含冰月壤的冲击钻进采样具有重要的参考意义。以玄武质模拟月壤制备的含冰月壤样本为研究对象,利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆测... 研究月球极区含冰月壤的动力学特性和能量耗散规律对探月工程四期任务中探测器的着陆冲击特性、极区含冰月壤的冲击钻进采样具有重要的参考意义。以玄武质模拟月壤制备的含冰月壤样本为研究对象,利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆测试装置,研究了不同负温、不同含水率在不同冲击荷载作用下模拟含冰月壤样本的动力学特性、动态破坏形态特征和能量耗散规律。结果表明:①当温度降低至-25℃、-45℃和-65℃,动应力-应变曲线初始增长时无压密阶段,负温对模拟月壤样本的变形特性有着显著影响;峰值动应力随温度的降低和冲击气压的增加而增大,表现出明显的温度效应和应变率效应;温度的降低使得冲击荷载所诱发的瞬态温升效应减弱;动态强度增长系数ηd和平均应变率保持着正相关关系,含水率对模拟含冰月壤ηd的影响较大。②在相同冲击荷载作用下,模拟含冰月壤的动态破坏机制主要为块状滑面粉碎破坏、脆性断裂破坏和剪切边界破坏。③模拟含冰月壤在冲击压缩破坏过程中入射能、反射能和吸收能均呈现先上升后不变的趋势,能量反射系数的增长变化与负温条件、冲击荷载大小有关,能量吸收率与平均应变率随破坏程度的增大而增大。 展开更多
关键词 模拟月壤 分离式HOPKINSON压杆 动力学特性 破坏机制 能量耗散
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冻结钙质黏土复杂应力路径下的力学响应及本构模型研究
2
作者 曹祎 荣传新 +2 位作者 王衍森 常磊 王彬 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2071-2084,共14页
两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主... 两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主应力系数条件下的真三轴压缩试验,分析了冻结钙质黏土在其影响下的强度和变形特性。试验结果表明:冻结钙质黏土强度与中主应力系数b和围压呈现出良好的二次函数关系,与温度呈负相关,与含水率呈正相关。随着含水率的增加,其破坏强度的增长速率逐渐降低。破坏强度受中主应力效应和围压效应的共同控制,均表现出明显的强化-弱化双重作用,并存在临界中主应力系数b_(c)=0.75,临界围压σ_(3c)=3 MPa。随着围压的增大,体应变由先剪缩后剪胀逐渐转变为纯剪缩的特性,且随着b值的增大,试样峰值体应变逐渐变大。基于试验结果,建立了考虑温度、含水率和中主应力系数影响的改进邓肯-张模型,并验证模型的可靠性。研究结果可为冻结壁设计优化和深部冻结法凿井提供理论依据。 展开更多
关键词 冻结黏土 中主应力系数 强度演化规律 真三轴应力路径 邓肯-张模型
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两种纤维加筋模拟月壤地聚合物动态劈裂试验研究 被引量：2
3
作者 马芹永 顾金辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期144-152,189,共10页
为了解纤维加筋模拟月壤的动态劈裂力学特性,选用聚丙烯纤维和玄武岩纤维制备了纤维加筋模拟月壤地聚合物圆盘试件,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了冲击劈裂试验,并使用扫描电子显微镜观察地聚合... 为了解纤维加筋模拟月壤的动态劈裂力学特性,选用聚丙烯纤维和玄武岩纤维制备了纤维加筋模拟月壤地聚合物圆盘试件,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了冲击劈裂试验,并使用扫描电子显微镜观察地聚合物断裂面处纤维的分布排列情况。试验结果表明:当聚丙烯纤维掺量为0.4%时试件的劈裂拉伸强度达到最大,较未掺时提高22.9%~27.3%;相同纤维掺量下,聚丙烯纤维对试件劈裂拉伸强度的增益效果要优于玄武岩纤维;纤维掺量一定时,试件动态劈裂拉伸强度与冲击气压呈正相关,纤维对劈裂拉伸强度的增益效果与冲击气压呈负相关;试件在冲击荷载作用下沿轴向劈裂为相对完整的两半,纤维的掺入减小了试件的破坏程度,改善了脆性破坏;试件的劈裂破碎块度平均粒径随纤维掺量的增加而增大。研究结果为未来月球基地建造材料的选择提供参考。 展开更多
关键词 模拟月壤 聚丙烯纤维 玄武岩纤维 地聚合物 分离式霍普金森压杆(SHPB) 动态劈裂拉伸强度
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高温循环作用含孔砂岩动态力学特性试验研究 被引量：2
4
作者 平琦 后健民 +2 位作者 胡薇 钱明 孙栋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第10期76-84,共9页
为研究高温循环作用含孔砂岩动态力学特性,利用SHPB试验装置对常温和经历200~800℃高温循环作用后含孔和完整砂岩试件开展冲击压缩试验。研究表明:随循环作用温度升高,砂岩试件由灰色逐渐变成褐色;质量损失率、体积膨胀率和密度降低率... 为研究高温循环作用含孔砂岩动态力学特性,利用SHPB试验装置对常温和经历200~800℃高温循环作用后含孔和完整砂岩试件开展冲击压缩试验。研究表明:随循环作用温度升高,砂岩试件由灰色逐渐变成褐色;质量损失率、体积膨胀率和密度降低率等物理参数均呈增大趋势,超过400℃时变化幅值显著增加;常温砂岩含有少量微孔隙,随循环作用温度升高试件表面微孔隙数量增多、宽度增大。高温循环作用后含孔试件动抗压强度呈二次函数关系减小趋势;动应变和动弹性模量则分别呈幂函数增大和线性函数关系减小趋势。随循环作用温度升高,试件破碎程度加剧,破碎块度减小,分形维数呈幂函数关系增大趋势;循环作用温度超过400℃时,试件动抗压强度、动应变、平均粒径和分形维数变化幅值均显著增大。研究成果对深部矿山资源开采和地热利用具有一定参考价值。 展开更多
关键词 岩石动力学 高温循环 含孔砂岩 动态压缩 SHPB试验装置 分形维数
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富水砂层斜井明挖段三维冻结温度场时空演化规律研究
5
作者 荣隽锋 王彬 梁沈伟 《煤炭工程》 北大核心 2024年第8期204-212,共9页
为解决冻结斜井明挖段施工过程中,斜井冻结温度场难以准确预测导致开挖时间及速度无法确定的工程难题,以升富煤矿冻结斜井明挖段为研究对象,基于实测地层特性及冻结孔布置参数,采用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三维冻结温度场数... 为解决冻结斜井明挖段施工过程中,斜井冻结温度场难以准确预测导致开挖时间及速度无法确定的工程难题,以升富煤矿冻结斜井明挖段为研究对象,基于实测地层特性及冻结孔布置参数,采用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三维冻结温度场数值计算模型,对冻结斜井明挖段施工期间温度场的时空演化规律进行数值计算预测分析。计算结果表明:在相同冻结时间条件下,细砂层冻结壁平均温度比中砂层低0.28~2.39℃,细砂层冻结壁有效厚度比中砂层厚0.36~0.59 m。在持续冻结88 d后,明挖段冻结壁平均温度低于-12℃,且不同层位的侧帮冻结壁厚度均能达到4 m以上,底板处的冻结壁厚度均达到5 m以上,满足设计开挖需求。在开挖期间,井帮位置暴露的土体存在“热流侵蚀”现象,但在快速开挖施工的条件下,冻结壁的有效厚度并未减小且冻结壁平均温度仍处于-10℃以下,因此开挖过程中不会发生大范围的冻结壁“软化”现象。基于预测结果,制定了现场开挖方案,由现场实测数据可知,在开挖过程中测点及井帮温度出现轻微波动,但整体温度发展趋势较为稳定,表明施工期间冻结壁是安全稳定的。研究成果可为斜井冻结法凿井的安全施工及优化设计提供参考。 展开更多
关键词 人工地层冻结法 斜井 明挖段 冻结温度场 三维数值模型
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被动围压条件下岩石材料冲击压缩试验研究 被引量：20
6
作者 平琦 马芹永 +1 位作者 卢小雨 袁璞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期55-59,共5页
为研究煤矿岩石材料被动围压条件下动态力学性能和变形破坏规律，利用50mm变截面分离式Hopkin-son压杆（SHPB）试验装置，对45＃钢质套筒环向约束状态下煤矿岩石试件进行了不同加载速率冲击压缩试验。试验结果表明：被动围压条件下SHP... 为研究煤矿岩石材料被动围压条件下动态力学性能和变形破坏规律，利用50mm变截面分离式Hopkin-son压杆（SHPB）试验装置，对45＃钢质套筒环向约束状态下煤矿岩石试件进行了不同加载速率冲击压缩试验。试验结果表明：被动围压条件下SHPB试验中，岩石试件的材料延性和抗破坏能力均得到增强，试件轴向应力是采用同种加载条件无围压SHPB试验时的1．2倍，破坏应变比无围压SHPB试验提高2～3倍，且径向应力随轴向应变增大总体呈上升趋势，试件破坏为压剪破坏模式，与无围压SHPB试验有所不同。 展开更多
关键词 岩石力学 被动围压 动态力学性能 冲击载荷 分离式Hopkinson压杆(SHPB)
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孔内分层装药爆破破岩成腔机理及应用
7
作者 程兵 叶福 +4 位作者 汪泉 徐颖 程扬帆 李洪伟 王梦想 《含能材料》 北大核心 2025年第7期714-724,共11页
为了研究孔内分层装药爆破破岩成腔机理,首先通过理论分析和模型试验探究孔内分层装药对深孔掏槽破岩成腔效果的影响,并采用数值模拟揭示岩体破坏抛掷历程与破岩成腔机理,通过现场试验验证其应用效果。结果表明:孔内分层装药能够实现炸... 为了研究孔内分层装药爆破破岩成腔机理,首先通过理论分析和模型试验探究孔内分层装药对深孔掏槽破岩成腔效果的影响,并采用数值模拟揭示岩体破坏抛掷历程与破岩成腔机理,通过现场试验验证其应用效果。结果表明:孔内分层装药能够实现炸药能量的均匀分布和先后释放,可以消除槽腔上部大块岩石、削弱槽腔底部围岩的约束作用,从而达到96.5%的成腔效率;数值模拟实现了爆破历程的可视化,并且模拟结果证实了能量的均匀分布和先后释放对破岩成腔的有利作用;与传统掏槽爆破技术相比,采用孔内分层装药掏槽技术,循环进尺和炮孔利用率分别提高了0.45 m和17.3%,炸药和雷管单耗分别降低了0.42 kg·m^(-3)和0.21 PCS·m^(-3),证实了孔内分层装药掏槽技术在深孔爆破中的适用性。 展开更多
关键词 深孔爆破 孔内分层装药 破岩成腔 数值模拟 现场试验
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隧洞开挖围岩动态卸载响应特征模拟研究 被引量：9
8
作者 王汉鹏 薛俊华 +2 位作者 李建明 张庆贺 马芹永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1481-1487,共7页
考虑隧洞瞬态开挖卸载并分析围岩的动态响应对研究其变形破坏机制非常重要。在静水压力圆形隧洞动态卸荷模型理论分析的基础上,采用FLAC3D的Fish语言开发了隧洞开挖动态卸载围岩响应模拟计算程序。验证算例模拟结果与理论结果对比,证明... 考虑隧洞瞬态开挖卸载并分析围岩的动态响应对研究其变形破坏机制非常重要。在静水压力圆形隧洞动态卸荷模型理论分析的基础上,采用FLAC3D的Fish语言开发了隧洞开挖动态卸载围岩响应模拟计算程序。验证算例模拟结果与理论结果对比,证明了程序的正确性,围岩的应力变化和体积应变增量均呈现由表及里的波浪型变化,能较好地模拟围岩的动态卸荷响应。根据Griffith强度准则计算得到的不同时刻围岩的损伤范围表明,考虑动态卸载时围岩的损伤区比采用静态分析要大。采用该程序分别模拟了不同卸载时间、卸载路径、隧洞形状、隧洞直径、地应力等条件下,隧洞动态卸载围岩的动态响应。结果表明,在卸载时间变短、先慢后快卸载路径、洞形为方形、洞径变大和地应力差值增大的条件下,隧道围岩内最大、最小主应力应力差也增大。深部隧洞采用瞬态卸载分析对于深入研究围岩变形破坏机制具有重要意义。 展开更多
关键词 隧洞开挖 瞬态卸载 动态响应 围岩特征 数值模拟
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干湿循环条件下煤矿砂岩分离式霍普金森压杆试验研究 被引量：33
9
作者 袁璞 马芹永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2557-2562,共6页
由于降雨、季节引起地下水位升降等原因,地壳中岩体常处于干湿循环状态。为研究干湿循环对岩石动态力学性能的影响,以安徽恒源煤矿北风井-259 m处砂岩为研究对象,采用50 mm变截面分离式霍普金森压杆试验装置,对长径比为0.5的煤矿砂岩试... 由于降雨、季节引起地下水位升降等原因,地壳中岩体常处于干湿循环状态。为研究干湿循环对岩石动态力学性能的影响,以安徽恒源煤矿北风井-259 m处砂岩为研究对象,采用50 mm变截面分离式霍普金森压杆试验装置,对长径比为0.5的煤矿砂岩试件经干湿循环作用后实施单轴冲击压缩试验,获得了砂岩动态单轴压缩应力-应变曲线。研究发现,由于自由水的Stefan效应,干湿循环1次对砂岩具有增强作用,单轴动态抗压强度最高;其后,随着干湿循环次数的增加,砂岩受水侵蚀物理弱化作用,砂岩动态单轴抗压强度呈乘幂关系降低,砂岩试件的冲击破碎块度逐渐变小。试验结果表明,干湿循环12次时砂岩动态抗压强度比干湿循环1次降低约24%,表现出较强的劣化效应。 展开更多
关键词 岩石力学 分离式霍普金森压杆 干湿循环 动态强度 煤矿砂岩
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不同中主应力系数和负温条件下冻结砂土真三轴试验研究 被引量：7
10
作者 马芹永 黄坤 +2 位作者 马冬冬 姚兆明 周兆曦 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期870-878,I0006,共10页
为研究冻土在复杂应力路径下的力学性质,利用自主研发的冻土真三轴仪,研究了温度和中主应力系数b_(f)对冻结砂土强度和变形特性的影响。试验结果表明:不同试验条件下的偏应力-大主应变曲线均表现出应变硬化的特性。当0≤b_(f)≤0.5时,... 为研究冻土在复杂应力路径下的力学性质,利用自主研发的冻土真三轴仪,研究了温度和中主应力系数b_(f)对冻结砂土强度和变形特性的影响。试验结果表明:不同试验条件下的偏应力-大主应变曲线均表现出应变硬化的特性。当0≤b_(f)≤0.5时,破坏强度随b_(f)的增加而增加,当b从0.5增长到1时,破坏强度表现出降低的趋势,且b_(f)>0时的强度均大于bf;0的强度。强度随着温度降低呈现出线性增长规律。随着b_(f)的增加,中主应力方向上的变形由膨胀向收缩转变;小主应力方向始终产生膨胀变形,且变形速率加快;体应变均表现出先剪缩后剪胀的特性。应力水平在30%~95%区间内的试验点适用于计算Duncan-Chang模型参数。 展开更多
关键词 真三轴 冻结砂土 中主应力系数 力学特性 DUNCAN-CHANG模型
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冻融和热冲击循环作用后红砂岩SHPB试验和本构模型研究 被引量：7
11
作者 张蓉蓉 经来旺 马冬冬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期267-275,共9页
为研究冻融(freeze-thaw,F-T)循环和热冲击(thermal-shock,T-S)循环对红砂岩动态力学性能的影响。利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆试验装置,对长径比为0.5的红砂岩试件开展F-T循环和T-S循环后的冲击压缩试验,对比分析了F-T循环和T-... 为研究冻融(freeze-thaw,F-T)循环和热冲击(thermal-shock,T-S)循环对红砂岩动态力学性能的影响。利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆试验装置,对长径比为0.5的红砂岩试件开展F-T循环和T-S循环后的冲击压缩试验,对比分析了F-T循环和T-S循环次数对红砂岩动态力学参数和微观结构的影响。试验结果表明:红砂岩的动态应力-应变曲线可分为弹性、塑性和破坏阶段;其纵波波速、干密度、动态峰值应力、弹性模量、平均破碎块度均随循环次数的增加逐渐下降,而孔隙率、峰值应变、吸收能、比能量吸收值、质量分形维数则逐渐增大;通过对比岩石微观形貌特征发现,相同循环次数条件下,T-S循环对红砂岩内部的损伤程度较F-T循环更加明显;基于黏弹性朱-王-唐模型,建立了能够考虑F-T/T-S循环损伤的红砂岩动态本构模型;通过对比模型和试验得到的动态应力-应变曲线,验证了模型的准确性和适用性,该模型能够较好地反映冲击荷载作用下F-T/T-S循环后红砂岩的动态强度和变形特性。 展开更多
关键词 岩石动力学 冻融循环 热冲击循环 红砂岩 微观结构 本构模型
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不同高温作用后石灰岩物理与动力特性试验研究 被引量：20
12
作者 平琦 苏海鹏 +2 位作者 马冬冬 张号 张传亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期932-942,953,共12页
为研究石灰岩物理和动力学性质受高温作用影响的规律,对常温和经历100~800℃高温作用后石灰岩试件进行物理参数测试,利用SHPB试验装置开展相同加载条件冲击压缩试验。研究结果表明:石灰岩主要矿物成分为方解石和白云石,常温石灰岩结构致... 为研究石灰岩物理和动力学性质受高温作用影响的规律,对常温和经历100~800℃高温作用后石灰岩试件进行物理参数测试,利用SHPB试验装置开展相同加载条件冲击压缩试验。研究结果表明:石灰岩主要矿物成分为方解石和白云石,常温石灰岩结构致密,随作用温度升高,白云石逐渐分解形成微米级颗粒,试件颜色由灰白色逐渐变浅至白色,体积增大,质量、密度和纵波波速减小,且变化速率与作用温度密切相关。不同高温作用后动压缩应力–应变曲线变化规律基本一致;动抗压强度和动弹性模量随作用温度升高表现为先小幅增加后大幅降低,与作用温度呈负相关二次函数关系,200℃时最大;动应变和应变率与作用温度呈正相关二次函数关系;破坏形态表现为由脆性向延脆性破坏转化,200℃时破坏程度最小,随作用温度升高破坏程度加剧、碎块粒径逐渐变小,800℃时碎块基本呈现为粉末状。 展开更多
关键词 岩石动力学 高温作用 动抗压强度 动应变 动弹性模量 分离式Hopkinson压杆(SHPB)
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煤矿岩巷毫秒延期爆破振动测试与控制技术研究 被引量：14
13
作者 韩博 马芹永 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期209-214,共6页
为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效果、降低爆破振动效应,对毫秒延期爆破参数进行优化及实施,实测爆破振动速度。分析了爆破参数与爆破振动信号特征之间的关联性,针对电雷管存在延期误差,应用小波变换时-能密度法识别确定毫秒爆破中实际... 为了提高煤矿硬岩巷道掘进爆破效果、降低爆破振动效应,对毫秒延期爆破参数进行优化及实施,实测爆破振动速度。分析了爆破参数与爆破振动信号特征之间的关联性,针对电雷管存在延期误差,应用小波变换时-能密度法识别确定毫秒爆破中实际延期时间,提出了降低爆破振动效应的技术措施。研究表明:采用合理的毫秒延期爆破参数方案,可以取得良好的爆破效果;垂直方向爆破质点峰值振速可以作为煤矿岩巷的安全判据;时-能密度法能够有效地识别出各段雷管的起爆时刻,确定实际延期时间。 展开更多
关键词 毫秒延期爆破 振动效应 振动监测 延期时间 时-能密度分析法
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透水沥青混凝土单轴冲击压缩特性研究 被引量：9
14
作者 吴金荣 马芹永 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期195-199,216,共6页
为研究透水沥青混凝土的动态力学特性,采用74 mm钢质分离式霍普金森压杆装置对不掺纤维和掺0.3%聚酯纤维的透水沥青混凝土进行了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究表明,透水沥青混凝土具有明显的应变率效应,试件压缩率随着应变率的... 为研究透水沥青混凝土的动态力学特性,采用74 mm钢质分离式霍普金森压杆装置对不掺纤维和掺0.3%聚酯纤维的透水沥青混凝土进行了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究表明,透水沥青混凝土具有明显的应变率效应,试件压缩率随着应变率的增大而提高,掺聚酯纤维透水沥青混凝土的压缩率是不掺纤维的1.2倍左右;透水沥青混凝土的动态应力-应变曲线可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。从试件的破坏形态可以看出,集料的断裂是透水沥青混凝土破坏的主要原因。在透水沥青混凝土中掺加聚酯纤维能够延缓裂缝的出现和开展,提高材料的冲击抗压强度,增幅最大为45.1%。 展开更多
关键词 透水沥青混凝土 SHPB 聚酯纤维 应变率 冲击抗压强度
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冲击荷载作用下冻土劈裂拉伸破坏特性试验研究 被引量：4
15
作者 马冬冬 汪鑫鹏 +3 位作者 张文璞 马芹永 周志伟 张蓉蓉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1533-1539,共7页
冻土的动态拉伸强度和破坏特性在涉及冻土工程高效破碎和安全稳定性分析领域具有重要的参考价值。为研究负温和加载率对冻土动态拉伸性能的影响,利用铝质分离式Hopkinson压杆试验系统开展了冻土的动态巴西圆盘劈裂试验,结合高速摄像系统... 冻土的动态拉伸强度和破坏特性在涉及冻土工程高效破碎和安全稳定性分析领域具有重要的参考价值。为研究负温和加载率对冻土动态拉伸性能的影响,利用铝质分离式Hopkinson压杆试验系统开展了冻土的动态巴西圆盘劈裂试验,结合高速摄像系统,分析了温度和加载率对冻土动态拉伸强度、能量耗散和破坏模式的影响,探讨了冻土巴西圆盘的劈裂破坏机理及动态拉伸强度的影响因素。结果表明:冲击荷载作用下,冻结黏土和冻结砂土巴西圆盘试样均遵循中心起裂的破坏模式,试件破坏为沿轴向相对完整的两半;随着冲击气压的增加,两种冻土的加载率均呈线性增大;两种冻土达到动态拉伸峰值应力所需的时间在92~242μs范围内;两种冻土的动态拉伸强度均存在明显的温度效应和加载率效应,动态拉伸强度随温度的降低和加载率的增加而增大;不同负温条件下两种冻土的吸收能与动态拉伸强度均存在较好的线性关系;冲击气压的增加会导致冻土试样的破坏程度加剧,高剪切应力引起的三角破碎区面积逐渐增大。 展开更多
关键词 冻土 动态拉伸强度 负温 加载率 破坏模式
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干湿循环与动载耦合作用下煤矿砂岩损伤演化及本构模型研究 被引量：8
16
作者 袁璞 马冬冬 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第8期119-124,共6页
干湿循环和动载耦合作用会导致煤矿岩石物理力学性质的劣化,引起地下岩体工程结构的破坏,诱发煤矿地下工程地质灾害和工程事故。基于纵波波速变化和Weibull分布统计损伤理论,推导了干湿循环与动载耦合作用下煤矿砂岩的损伤演化方程,探... 干湿循环和动载耦合作用会导致煤矿岩石物理力学性质的劣化,引起地下岩体工程结构的破坏,诱发煤矿地下工程地质灾害和工程事故。基于纵波波速变化和Weibull分布统计损伤理论,推导了干湿循环与动载耦合作用下煤矿砂岩的损伤演化方程,探讨了动弹性模量取值方法对损伤演化的影响,发现以动态应力-应变曲线30%与70%峰值应力连线的斜率作为动弹性模量更能反映出本次试验砂岩的损伤演化规律。在此基础上,分析了干湿循环次数对总损伤变量和总损伤率演化的影响,得出干湿循环与动载耦合作用后砂岩的总损伤变量随着干湿循环次数的增加而增大,总损伤率随应变增长先增加后减小;建立了干湿循环和动载耦合作用下砂岩的动态本构模型并对其进行了验证,以期为深部地下岩体工程稳定性分析提供依据。 展开更多
关键词 煤矿砂岩 干湿循环 动载作用 动弹性模量 损伤演化 本构模型
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煤矸石粉/聚酯纤维沥青混合料盐冻损伤研究 被引量：6
17
作者 吴金荣 张涛 李飞 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期516-524,共9页
针对煤矸石粉替代率50%、聚酯纤维掺量0.4%的沥青混合料,开展盐冻耦合作用(NaCl溶液质量分数为0%、7.0%、13.0%、26.5%,冻融循环次数为0、2、4、6、8)下的半圆弯曲(SCB)试验,分析了盐冻耦合作用对SCB试件内部损伤劣化过程的影响.结果表... 针对煤矸石粉替代率50%、聚酯纤维掺量0.4%的沥青混合料,开展盐冻耦合作用(NaCl溶液质量分数为0%、7.0%、13.0%、26.5%,冻融循环次数为0、2、4、6、8)下的半圆弯曲(SCB)试验,分析了盐冻耦合作用对SCB试件内部损伤劣化过程的影响.结果表明:NaCl溶液质量分数为13.0%、冻融循环为8次时,盐冻耦合作用对沥青混合料的侵蚀破坏作用最强,试件内部损伤最严重;在煤矸石粉与矿粉质量比为1∶1、聚酯纤维掺量为0.4%的条件下,沥青混合料能够形成高黏性、致密、厚实的沥青膜以及由纤维形成的三维网状结构,从而显著降低盐冻侵蚀对沥青混合料的损伤.通过Poly2D模型对SCB试件的极限拉应力损伤量进行拟合,拟合系数为0.944. 展开更多
关键词 半圆弯曲试验 质量变化 波速 盐冻损伤 Poly2D模型 扫描电镜 X射线衍射
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孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术研究 被引量：8
18
作者 姚直书 方玉 +4 位作者 乔帅星 程桦 李欣慰 王宗金 王晨 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1-9,共9页
为解决西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术难题,开展了充填层作用机理及材料配制研究。首先,以可可盖煤矿中央回风立井为工程背景,利用Comsol Multiphysics数值计算软件进行了围岩、充填层和钻井井壁流固耦合作用分析。计算... 为解决西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术难题,开展了充填层作用机理及材料配制研究。首先,以可可盖煤矿中央回风立井为工程背景,利用Comsol Multiphysics数值计算软件进行了围岩、充填层和钻井井壁流固耦合作用分析。计算结果表明:有效应力和孔隙水压力分布曲线呈现出明显的“压降漏斗”型特征(即越靠近井筒中心,两者降低速率越快),且曲线的陡降段位于充填层区域;由此可见,在西部孔隙型含水岩层中,充填层不但具有固井和封水作用,而且还具有减载功能。然后,基于有效应力原理和达西渗流理论,提出充填层材料应具有低渗透性、较高强度和较大比重、微膨胀、不收缩,同时拌合物的流动性好、满足泵送机械化施工要求。综上,提出采用高性能水泥砂浆作为西部地区孔隙型含水岩层钻井井筒壁后充填材料。最后,通过正交试验测定了充填材料的主要物理力学性能,并采用极差分析法研究了粉煤灰与膨胀剂质量掺量对充填材料各因素指标的影响;同时,将比重、三轴抗压强度、渗透系数3者作为其性能的最终评定指标;基于综合平衡法获得水泥、粉煤灰、膨胀剂、水、砂、泵送剂等壁后充填材料的最优配合比为1∶0.286∶0.143∶2.144∶0.443∶0.0143。论文研究结果为西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井的壁后充填提供了工程应用基础。 展开更多
关键词 孔隙型含水岩层 钻井法凿井 充填层 充填作用 材料配制
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纤维材料在喷射混凝土中的应用与研究进展 被引量：6
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作者 李伏虎 马芹永 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期169-171,共3页
介绍了纤维材料在喷射混凝土中的应用和性能特点。同时,还介绍了钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、尼龙纤维等不同种类新型纤维材料在喷射混凝土中的应用。并对喷射混凝土中的纤维材料研究和发展趋势进行了展望。
关键词 喷射混凝土 纤维 应用 研究进展
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煤矸石粉/聚酯纤维沥青混合料低温抗裂性研究 被引量：20
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作者 吴金荣 崔善成 +1 位作者 李飞 洪荣宝 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期6078-6085,共8页
为了研究煤矸石粉、聚酯纤维和反射裂缝对沥青混合料低温抗裂性能的影响,通过三点弯曲加载试验,选用五种煤矸石粉替代率(0%(质量分数,下同)、25%、50%、75%、100%)和六种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%),对试件底部... 为了研究煤矸石粉、聚酯纤维和反射裂缝对沥青混合料低温抗裂性能的影响,通过三点弯曲加载试验,选用五种煤矸石粉替代率(0%(质量分数,下同)、25%、50%、75%、100%)和六种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%),对试件底部中心无预切口和预切口偏移中心0 mm、10 mm、20 mm(模拟反射裂缝)的沥青混合料半圆形试件的低温抗裂性能进行研究;采用扫描电镜对煤矸石粉、聚酯纤维对沥青混合料低温抗裂性能的改善机理进行微观分析。通过试验得出:对于无预切口的SCB试件,聚酯纤维的最佳掺量为0.4%,煤矸石粉的最佳替代率为50%;对于有预切口的SCB试件,聚酯纤维的最佳掺量取值范围为0.38%~0.42%;随着预切口偏移距离的增大,沥青混合料所能承受的极限荷载逐渐减小,试件更容易破坏。微观机理分析得出:煤矸石粉的掺入,使填料级配得到了进一步细化,更有利于提高沥青混合料的抗裂性能;同时,聚酯纤维在沥青混合料内部能够充分形成均匀相互搭接的网格结构,沥青混合料的低温抗裂性能也最好。因此,掺加煤矸石粉和聚酯纤维能够减小反射裂缝对沥青混合料低温抗裂性能的危害。 展开更多
关键词 沥青混合料 煤矸石粉 聚酯纤维 预切口位置 SCB试验
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