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冻融作用下条带状磁铁石英岩损伤机理试验研究 被引量:1
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作者 严加驹 邵国梁 +1 位作者 夏冬 贾淯斐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期13-23,共11页
我国寒区矿产资源丰富,随着高寒地区资源开发强度的逐渐加大,众多寒区岩土工程问题日益突出,研究冻融作用下岩石损伤演化机理,对寒区岩土工程建设和灾害防治具有重要意义。为探究冻融作用对岩石的损伤劣化规律,以研山铁矿东帮边坡条带... 我国寒区矿产资源丰富,随着高寒地区资源开发强度的逐渐加大,众多寒区岩土工程问题日益突出,研究冻融作用下岩石损伤演化机理,对寒区岩土工程建设和灾害防治具有重要意义。为探究冻融作用对岩石的损伤劣化规律,以研山铁矿东帮边坡条带状磁铁石英岩为研究对象,对冻融区间[-20,20]℃、最长冻融周期为280次的条带状磁铁石英岩开展了力学与声发射试验,获得该岩石不同冻融周期的力学、声发射特征参数。结合冻融损伤理论,进一步探究适用于该岩石的冻融损伤机理,建立基于声发射特征参数的高(冻融周期≥70次)、低(干燥、饱水、冻融周期≤40次)冻融周期的损伤本构模型。研究结果表明:低冻融周期条带状磁铁石英岩的峰值强度,弹性模量,声发射撞击数、累计振铃计数、累计能量的降低幅度均明显高于高冻融周期的岩样;冻融40周期前后,岩样单一b值呈先降后升趋势;随冻融周期的增加,大震级撞击数的下降幅度高于小震级;低冻融周期岩样的冻融损伤机制以第1类冻融损伤理论为主导,高冻融周期岩样的冻融损伤机制为第1和第2类冻融损伤理论共同主导;低冻融周期岩样以脆性破坏模式为主,高冻融周期岩样的破坏模式由脆性逐渐向延性过渡;基于声发射累计振铃计数,建立了高、低冻融周期岩石的损伤变量耦合关系式,推导了高、低冻融周期岩石的冻融损伤模型,并对其进行了初步验证。 展开更多
关键词 条带状磁铁石英岩 冻融循环 损伤模型 声发射
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冻融作用下条带状磁铁石英岩破裂失稳过程裂纹演化特征试验研究
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作者 邵国梁 夏冬 +2 位作者 贾淯斐 李铸熙 严加驹 《黄金科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期1030-1045,共16页
为探究冻融作用对条带状磁铁石英岩破裂失稳过程裂纹演化特征的影响规律,对冻融温度区间为-20~20℃、最长冻融周期为280次的岩石开展了力学与声发射试验研究。结果表明:单轴抗压强度和弹性模量自干燥状态时的200.93 MPa和21.67 GPa下降... 为探究冻融作用对条带状磁铁石英岩破裂失稳过程裂纹演化特征的影响规律,对冻融温度区间为-20~20℃、最长冻融周期为280次的岩石开展了力学与声发射试验研究。结果表明:单轴抗压强度和弹性模量自干燥状态时的200.93 MPa和21.67 GPa下降至冻融280次时的106.64 MPa和8.24 GPa;低冻融周期(冻融循环≤40次)作用下,岩样在裂纹演化过程中以拉伸裂纹为主、剪切裂纹为辅,裂纹破裂主要发生在微裂隙加速扩展阶段,该阶段中、高频信号的出现时间稍早于中、低频信号,且高频条带所对应的幅值较高;高冻融周期(冻融循环>40次)作用下,岩样裂纹演化同样以拉伸裂纹为主,但剪切裂纹占比低于低冻融周期岩样,随着冻融周期的增加,岩样裂纹总量呈降低趋势,在微裂隙加速扩展阶段,中、高频信号与中、低频信号基本上同时大量出现,岩样超高频信号所对应的幅值随着冻融周期的增加而降低;低冻融周期作用下,高能信号主要产生于微裂隙加速扩展阶段,而高冻融周期作用下,高能信号的分布较为分散,且岩样自身声发射能量跨度以及大能量声发射事件出现的概率相较低冻融周期岩样均有所下降。 展开更多
关键词 条带状磁铁石英岩 冻融损伤 裂纹演化 声发射 抗压强度
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泥质粉砂岩冻融作用下含初始损伤岩石动力学特性试验研究 被引量:6
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作者 贾淯斐 王浩程 +2 位作者 夏冬 仝文慧 梁冰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第2期36-41,共6页
为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。结果表明:含初始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量... 为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。结果表明:含初始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量与冻融周期呈负相关;含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级初始损伤砂岩的纵波波速随冻融周期的增大分别下降了8.1%、11.9%、11.2%、16.8%,初始损伤等级越高的砂岩在冻融作用下纵波波速下降幅度越明显;冻融损伤和初始损伤耦合作用下砂岩弹性模量的变化速率逐渐增加,抵抗形变的能力逐渐下降,塑性逐渐增大;在冻融作用下含初始损伤砂岩的动态抗压强度与应变率呈指数衰减;初始损伤的存在加剧了冻融损伤对岩石的劣化作用,加快了砂岩自身宏观动力学性能的弱化速率。 展开更多
关键词 泥质粉砂岩 初始损伤 冲击荷载 冻融作用 动力学特性
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冻融作用对条带状磁铁石英岩物理力学性能影响试验研究 被引量:4
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作者 贾淯斐 夏冬 +2 位作者 李富平 苏浩然 赵雪 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第10期75-82,共8页
为研究冻融作用对条带状磁铁石英岩物理力学特性的影响,对条带状磁铁石英岩进行了矿物成分与结构分析,在对该岩石进行了最高280次的冻融循环试验后,展开了基于应变监测的单轴压缩试验。试验结果表明:条带状磁铁石英岩主要成分为石英和... 为研究冻融作用对条带状磁铁石英岩物理力学特性的影响,对条带状磁铁石英岩进行了矿物成分与结构分析,在对该岩石进行了最高280次的冻融循环试验后,展开了基于应变监测的单轴压缩试验。试验结果表明:条带状磁铁石英岩主要成分为石英和磁铁矿物,其结构致密,原生裂隙主要为贯穿条带分布;随冻融循环周期增加,岩样饱水质量、开口孔隙率和纵波波速呈阶段式变化;自干燥至冻融280次,岩样的单轴抗压强度、弹性模量分别下降了46.93%、61.98%,在冻融前、中期岩样单轴抗压强度、弹性模量下降最为显著;根据岩石变形特征获得不同冻融循环周期下岩样的应力特征值,岩样压密应力、起裂应力随冻融循环周期的变化幅度最为显著,并结合其与峰值应力的占比变化情况,发现岩样在低、中荷载下其内部裂隙活跃程度与冻融循环周期存在较高的相关性。 展开更多
关键词 冻融作用 条带状磁铁石英岩 物理力学特性 应力特征值
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