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题名冲击作用下的压头破岩机制研究
被引量：16
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作者
杨岳峰
梁正召
唐春安
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机构
大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心
福建省建筑科学研究院岩土与地下工程研究所
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第6期1775-1785,共11页
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基金
国家自然科学基金(No.51274053
No.51079017)
+1 种基金
教育部新世纪优秀人才支持计划项目(No.NCET-09-0258)
全国优秀博士论文专项基金(No.200960)
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文摘
与静态岩石破碎过程相比,冲击作用下岩石的应力改变具有时间效应,应力波传播过程中表现出压、拉变化。基于损伤演化原理和有限元数值模拟方法,针对冲击荷载作用下的压头破岩机制进行了模拟分析。为排除边界上反射波的影响,黏弹性边界被纳入计算中。首先论证了黏弹性边界在均质和非均质介质中的计算精度,然后分析了冲击作用下不同均质度的岩石以及砂砾岩的响应规律,结果显示:在弹性情况下,压头与岩石接触边缘以及自由面附近是拉应力分布区,接触边缘拉应力最大。剪应力最高值并不位于接触面附近,而是离接触面有一定距离。较均质岩石主要呈现拉伸破坏模式,先出现赫兹裂缝,然后是径向裂缝和侧向裂缝,拉应力的产生成为诱发裂缝萌生和扩展的主因。当岩石均质度较低时,岩石的破坏形式呈现多元化,剪切破坏比重加大,表现为复杂的拉剪破坏模式。对于砾石粒径较大、含量较多的砂砾岩,砾石和基质的非均匀性不可忽略,冲击下破坏模式以绕粒环行和穿粒破坏为主。总体说来,对于岩石类准脆性材料,应力波传播过程中产生的拉应力是失稳的诱发和扩展的关键。
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关键词
岩石破碎
数值模拟
黏弹性边界
砂砾岩
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Keywords
rock fragmentation
numerical simulation
viscoelastic boundary
granular rock
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分类号
O241
[理学—计算数学]
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题名动静组合作用下刀具破岩机制数值分析
被引量：5
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作者
廖志毅
梁正召
唐春安
杨岳峰
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机构
大连理工大学土木工程学院
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
福建省建筑科学研究院岩土与地下工程研究所
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第9期2682-2689,2698,共9页
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基金
国家自然科学基金委创新研究群体基金(No.51121005)
国家自然科学基金(No.51079017
+2 种基金
No.51274053)
岩土与结构工程安全湖北省重点实验室开放基金(No.HBKLCIV201202)
中央高校基本科研业务费专项资金(No.DUT12ZD102)
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文摘
基于细观损伤有限元方法,模拟分析了刀具在单一动载、动静联合荷载、静态围压条件下动静联合荷载3种情况下岩体破碎的全过程。模型采用黏弹性人工边界剔除了边界应力波反射对模拟结果准确性的影响。数值模拟结果表明:在弹性情况下,静压的存在对岩体内部最小主应力值影响不大,却显著提高了材料内部最大主应力水平,增大了剪应力的大小,导致剪切破坏可能性增加;当有围压存在时,岩体内部受拉区域减少,岩体强度有所提高。单一动载和动静联合荷载破岩时,岩体内部除刀头附近呈现少量压破坏外,破坏均以拉破坏为主;而围压条件下,岩体破碎面积相对减小,裂纹在围压的作用下向两侧自由面延伸,岩体内部破坏形式则趋于多样化,压破坏比重明显增大,整体表现为拉压复合作用。模拟结果还表明,刀头侵入量主要受动载力大小影响,在相同幅值增量下,动载力增加导致的刀头侵入量远大于静压增加所导致的侵入量。相对单一动载和静压作用下的岩石破碎机制来说,动静组合加载破岩的研究还需更为深入的探讨。研究结果可望对岩体破坏机制以及地下工程作业等实际应用提供一定的参考。
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关键词
岩石力学
破岩
动静组合荷载
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Keywords
rock mechanics
rock fragmentation
combined dynamic and static loading
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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