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类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟 被引量：56
1
作者 赵延林 万文 +2 位作者 王卫军 王敏 彭青阳 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2097-2109,共13页
为研究断续岩石裂纹产状特性对岩体强度的影响和岩桥破断规律,在水泥砂浆中预制有序多裂纹体,开展单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验。研究发现:有序多裂纹体破断模式主要为排间翼形拉裂纹贯通、排间拉伸—剪切裂纹贯通和排内... 为研究断续岩石裂纹产状特性对岩体强度的影响和岩桥破断规律,在水泥砂浆中预制有序多裂纹体,开展单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验。研究发现:有序多裂纹体破断模式主要为排间翼形拉裂纹贯通、排间拉伸—剪切裂纹贯通和排内倾斜剪切裂纹贯通。当裂纹倾角较小(如倾角为25°和45°)时,随裂纹密度的增加,试件表征峰值强度总体上呈衰减趋势,而残余强度总体上呈增加走势;裂纹倾角较大(如倾角为75°和90°)时,裂纹密度对表征峰值强度无显著影响,其残余强度特性表现不明显;相同裂纹密度下倾角从25°变化到90°,试件表征峰值强度总体上呈增加趋势。提出主控岩桥贯通模式的概念,倾角25°试件的主控岩桥贯通模式大都是斜对角线上排间拉伸–剪切裂纹贯通;倾角45°试件的主控岩桥贯通模式为:翼形裂纹贯通和斜对角线方向上共面次生剪切裂纹贯通两种模式。裂纹尖端应力–应变集中特性揭示了压剪裂纹尖端的拉应变集中是岩石翼形裂纹萌生的本质原因,而裂纹端部的双向压应力–应变集中导致次生剪切裂纹萌生。从岩石断裂力学基本理论出发,引入点剪切安全系数,构建基于ANSYS的岩石多裂纹体翼形断裂扩展的数值分析模型,阐明了单轴压缩下有序多裂纹体翼形断裂贯通的力学机制,其数值结论与物理试验基本相吻合。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石多裂纹 物理试验 断裂力学
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加锚预制裂隙类岩体锚固机制试验研究及其数值模拟 被引量：20
2
作者 王平 冯涛 +1 位作者 朱永建 余伟健 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期793-801,共9页
为研究锚杆对裂隙岩体的锚固机制及其影响因素,对预制锚固单排裂隙试件进行单轴破断试验。提出了主控裂纹的概念,即控制试件强度弱化和最终破坏的一条或几条大裂纹称为主控裂纹。在不同的锚固条件下主控裂纹会有不同的产状:在有效锚固... 为研究锚杆对裂隙岩体的锚固机制及其影响因素,对预制锚固单排裂隙试件进行单轴破断试验。提出了主控裂纹的概念,即控制试件强度弱化和最终破坏的一条或几条大裂纹称为主控裂纹。在不同的锚固条件下主控裂纹会有不同的产状:在有效锚固范围内,裂隙试件具有横向和纵向两类主控裂纹,而在无锚或有效锚固范围之外的试件仅有纵向一条主控裂纹贯通。通过声发射和应力监测表明,在有效锚固范围内锚杆能延迟主控裂纹产生和提高裂隙试件强度。另外,利用ANSYS软件对不同锚固条件下的裂隙尖端应力强度因子进行数值计算,得到了锚固距离和锚固倾角与裂隙尖端应力强度因子之间的关系;通过FLAC3D模拟了不同锚固距离下主控裂纹贯通模式,数值模拟与试验结果比较吻合。 展开更多
关键词 单组裂隙试件 单轴破断试验 数值模拟 应力强度因子
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直剪作用下不共面断续节理岩桥破断试验与数值研究 被引量：8
3
作者 赵延林 彭青阳 +2 位作者 万文 王卫军 赵伏军 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2014年第1期59-67,共9页
在伺服控制剪切加载系统下对不共面类岩石断续节理试件进行正向、反向直剪试验,研究直剪下不共面断续节理的岩桥破断机理和剪切规律,试验研究发现,直剪作用下不共面断续节理岩桥破坏过程具有明显的阶段性,经历线弹性阶段、裂纹起裂扩展... 在伺服控制剪切加载系统下对不共面类岩石断续节理试件进行正向、反向直剪试验,研究直剪下不共面断续节理的岩桥破断机理和剪切规律,试验研究发现,直剪作用下不共面断续节理岩桥破坏过程具有明显的阶段性,经历线弹性阶段、裂纹起裂扩展阶段、岩桥断裂贯通阶段、剪切面爬坡咬合阶段和残余摩擦阶段5个阶段,正向剪切下岩桥呈齿形破断面,反向剪切作用下岩桥产生沿直剪方向贯通的带形破断面,与正向剪切相比,反向剪切下节理的初裂抗剪强度和峰值抗剪强度较大,裂纹倾角、法向应力和相邻节理搭接比例是影响试件初裂抗剪强度和峰值抗剪强度的主要因素。采用FLAC3D对正向、反向直剪作用下不共面断续节理的岩桥破断、剪切破断面的形成过程进行数值试验,数值试验结果和类岩石直剪试件的试验结果基本吻合,数值试验揭示了直剪作用下不共面断续节理岩桥的拉裂破坏和破断面的剪切屈服机理。 展开更多
关键词 岩石力学 断续节理 初裂抗剪强度 峰值抗剪强度
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砂岩试件加载-卸荷-加载损伤弱化试验分析 被引量：10
4
作者 王平 朱永建 +1 位作者 冯涛 余伟健 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2960-2967,共8页
为研究深部巷道围岩开挖和回采全过程中岩体强度的弱化规律,通过对砂岩试件进行不同加载速率的单轴加载、不同围压的三轴加载以及不同程度的三轴加载-卸荷-单轴加载试验对砂岩试件在加载、卸荷和再加载过程中的损伤、弱化机理进行研究... 为研究深部巷道围岩开挖和回采全过程中岩体强度的弱化规律,通过对砂岩试件进行不同加载速率的单轴加载、不同围压的三轴加载以及不同程度的三轴加载-卸荷-单轴加载试验对砂岩试件在加载、卸荷和再加载过程中的损伤、弱化机理进行研究。结果表明:试件的峰值强度与加载速率之间呈幂函数关系,与围压之间呈线性关系,加载速率和围压越大,砂岩试件强度越高。砂岩在三轴加载-卸荷-单轴加载时试件最终破坏形态与其受载历史无关,与岩石的最终受力状态相关。岩石的最终强度与其受载速率、围压大小和加卸-载扰动等受载历史相关,初始轴压越大加载速率越小试件的初始损伤越大,卸载后再加载的最终强度越小。此外,提出了基于能量密度的岩石损伤度指标和一种基于加载过程状态的强度弱化计算方法,经计算验证该方法是可行的。 展开更多
关键词 加载-卸荷-加载 能量积聚 能量耗散 损伤弱化
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加锚多组有序裂隙类岩体单轴破断试验分析 被引量：8
5
作者 王平 冯涛 +1 位作者 朱永建 余伟健 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1644-1652,共9页
为研究锚杆对多组有序裂隙岩体的作用机制,以水泥砂浆预制多组有序裂隙类岩体,采用玻璃纤维塑料筋材(GFRP)模拟锚杆,对预制的类岩体进行全长锚固,制作多组不同锚固条件下的试件。将预制试件在RMT-150伺服试验机进行单轴压缩破断试验。... 为研究锚杆对多组有序裂隙岩体的作用机制,以水泥砂浆预制多组有序裂隙类岩体,采用玻璃纤维塑料筋材(GFRP)模拟锚杆,对预制的类岩体进行全长锚固,制作多组不同锚固条件下的试件。将预制试件在RMT-150伺服试验机进行单轴压缩破断试验。根据试验结果提出了主控裂纹的概念,认为主控裂纹的贯通导致了试件强度的弱化。分别从细观上研究了锚杆对多组有序裂隙类岩体主控裂纹的起裂、扩展和贯通影响机制;从宏观上研究锚杆对多组有序裂隙岩体峰值强度、残余强度以及抗变形能力的影响。研究发现:锚杆锚固后多组有序裂隙类岩体主控裂纹由纵向—倾斜—横向贯通为主的扩展、贯通模式转变为横向—纵向—倾斜的模式,主控裂纹路径更长且贯通过程受到锚杆锚固限制,具体表现为锚杆锚固改变了裂纹尖端的应力强度因子使得类岩体试件抗变形能力更大、试件的峰值强度和残余强度更高。但并非加锚密度越大,类岩体强度越高,适当的加锚密度才能获得更好的支护效果。 展开更多
关键词 加锚多组有序裂隙类岩体 破断试验 应力强度因子 岩石力学
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海泡石物化改性及在热塑性聚合物中的应用 被引量：2
6
作者 郑世浩 刘勇 +1 位作者 耿鑫玺 胡永炜 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期170-176,共7页
海泡石是一种天然纤维状含水的镁硅酸盐黏土矿物,具有较高的热稳定性、优异的力学性能以及含有丰富的镁、硅等非卤阻燃元素,可作为一种环境友好型阻燃剂或者阻燃协效剂。但通常需要进行活化改性使其功能化才能更好分散于基体中,以增强... 海泡石是一种天然纤维状含水的镁硅酸盐黏土矿物,具有较高的热稳定性、优异的力学性能以及含有丰富的镁、硅等非卤阻燃元素,可作为一种环境友好型阻燃剂或者阻燃协效剂。但通常需要进行活化改性使其功能化才能更好分散于基体中,以增强热塑性聚合物性能。介绍了天然海泡石的多种物化改性方法。综述了海泡石在热塑性聚合物(聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/醋酸乙烯共聚物等)中的应用研究现状,着重论述了海泡石对热塑性聚合物阻燃性能的影响。最后,总结了海泡石填充热塑性聚合物应用中常见的问题并提出了相应的解决方法,进一步展望了未来海泡石增强热塑性聚合物性能的应用方向。 展开更多
关键词 海泡石 物化改性 阻燃 热塑性聚合物 复合材料
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岩石裂纹亚临界扩展实验与压剪流变断裂模型 被引量：13
7
作者 赵延林 曹平 +2 位作者 万文 王卫军 彭青阳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期276-286,共11页
采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石... 采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石裂纹翼形流变断裂扩展理论模型,提出翼形裂纹最终扩展长度由瞬时扩展长度和流变扩展长度组成。采用ANSYS断裂力学模块实现翼形裂纹尖端关键点随翼形裂纹扩展的自动生成,建立翼形裂纹流变扩展的数值分析模型。研究结果表明：采用常位移松弛法所测岩石的lg KI-lg v关系有很好的线性规律,3种岩石的K0/KIC在0.6-0.9之间;通过对算例进行理论分析和数值模拟,发现翼形裂纹流变断裂理论模型与数值分析结果很吻合。提出的岩石裂纹流变断裂理论为研究岩石裂纹流变扩展细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新的研究手段。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石裂纹 亚临界扩展 流变断裂
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海泡石复合材料阻燃性能研究进展 被引量：3
8
作者 张焘 刘勇 +1 位作者 施式亮 耿鑫玺 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期139-145,174,共8页
海泡石(SEP)是一种具有较好的力学性能和热稳定性的层状硅酸盐黏土,可以与多种阻燃剂发挥协同阻燃效应。但是,由于天然海泡石与聚合物的相容性较差,其在聚合物中极易发生团聚,限制了其阻燃性能,需要对海泡石进行表面改性解决该问题。综... 海泡石(SEP)是一种具有较好的力学性能和热稳定性的层状硅酸盐黏土,可以与多种阻燃剂发挥协同阻燃效应。但是,由于天然海泡石与聚合物的相容性较差,其在聚合物中极易发生团聚,限制了其阻燃性能,需要对海泡石进行表面改性解决该问题。综述了酸碱改性、表面活性剂改性、硅烷偶联剂改性、有机物接枝改性和金属及其化合物改性,5种改性方法的研究进展;介绍了溶液共混法、熔融共混法和原位聚合法,3种常用的共混方法,并且,整理了近年来海泡石阻燃常见聚合物的研究成果,着重介绍了海泡石与膨胀阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、碳纳米管和离子液体等新型阻燃剂的协同阻燃效应。最后,对海泡石在阻燃领域的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 海泡石 改性 阻燃 复合材料 层状硅酸盐
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热固性聚合物/海泡石复合材料阻燃性能综述 被引量：2
9
作者 耿鑫玺 刘勇 +3 位作者 张焘 郑世浩 胡永炜 康文东 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期30-36,113,共8页
海泡石(SEP)是层链状结构的纳米硅酸盐材料,其独特的结构和优良的性能在热固性聚合物复合材料填充改性中具有广泛的应用前景。文章概述了SEP黏土和热固性聚合物基复合材料制备工艺,列举了SEP与常用热固性聚合物环氧树脂(EP)、不饱和聚酯... 海泡石(SEP)是层链状结构的纳米硅酸盐材料,其独特的结构和优良的性能在热固性聚合物复合材料填充改性中具有广泛的应用前景。文章概述了SEP黏土和热固性聚合物基复合材料制备工艺,列举了SEP与常用热固性聚合物环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)、聚氨酯(PUR)、酚醛树脂(PF)在阻燃性能上的研究,总结了SEP的结构和性质对热固性聚合物阻燃的影响,介绍了SEP与纳米材料、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂及金属氧化物的协同阻燃效应。最后,针对热固性聚合物/SEP复合材料阻燃性能的研究提出了展望。 展开更多
关键词 海泡石 热固性聚合物 复合材料 阻燃性能
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