基于真三轴卸载试验不同倾角组合煤岩力学特性研究 被引量：6

1

作者 彭岩岩 郦亦凡 +3 位作者 余虎 韩攀嵘 朱淳 何满潮 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期1-10,共10页

为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破... 为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破坏强度逐步下降,裂隙发展也逐渐减弱,其破坏形态从张拉剪切破坏逐渐向剪切破坏转变,直至倾角达到40°时,试样整体发生滑移破坏;在卸载破坏前,倾角<30°的试样发生充分的塑性变形,其承载力得到充分发挥,而倾角≥30°的试样达到临界破坏极限时迅速破坏,出现部分或完全滑移破坏;声发射信号集中于卸载破坏阶段,试样的结构面倾角越大,声发射累计计数越少,当倾角达到40°时发生滑移破坏,最大振铃计数大幅下降,对其累计计数略有影响。研究成果可为深入认识顶板结构面倾角引起的卸载破坏机制及矿山安全开采提供参考。 展开更多

关键词 组合煤岩 真三轴试验 结构面倾角 声发射

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高温对花岗岩细观及宏观力学断裂特性的影响 被引量：5

2

作者 周磊 董玉清 +3 位作者 朱哲明 高维廷 杨正艳 王兴开 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1381-1391,共11页

为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析... 为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析。研究结果表明:花岗岩的纵波波速在处理温度为600℃时降幅最大,花岗岩损伤因子达到0.832,随着处理温度升高,花岗岩从脆性破坏特征逐渐转变为延性破坏特征;花岗岩的断裂韧度随着温度的升高而逐渐降低,呈现出线性衰减的特点,当高温处理温度达到700℃时,断裂韧度仅为常温(23℃)时的21.3%;花岗岩细观断裂面随着高温处理温度升高而逐渐变得粗糙,热损伤裂缝逐渐变得多而密集,晶体结构受到了很大损伤,且分形维度随着温度升高而逐渐增大。 展开更多

关键词 高温 裂隙岩石 纵波波速 损伤因子 断裂韧度

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变上限循环加卸载裂隙砂岩宏细观损伤特征研究

3

作者 刘广建 周浩 +4 位作者 牟宗龙 王康宇 裘伟奇 陈曦 王志成 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期77-89,共13页

为研究裂隙岩体在循环荷载作用下的宏细观损伤特征,以不同长度预制裂隙砂岩为研究对象,开展变上限循环加卸载试验,分析岩样的力学特性和宏观破坏特征;基于XRD分析结果构建裂隙砂岩UDEC数值模型,分析模型的细观损伤规律并揭示其机制。结... 为研究裂隙岩体在循环荷载作用下的宏细观损伤特征,以不同长度预制裂隙砂岩为研究对象,开展变上限循环加卸载试验,分析岩样的力学特性和宏观破坏特征;基于XRD分析结果构建裂隙砂岩UDEC数值模型,分析模型的细观损伤规律并揭示其机制。结果表明:加卸载作用能够强化裂隙较小岩样的抗变形能力,相反会增加裂隙较大岩样的破坏速度;随预制裂隙长度增大,岩样宏观破坏特征由拉剪复合破坏转化为以剪切破坏为主,且损伤的不可逆性逐渐提高;加卸载作用下岩样的损伤演化过程可划分为“弹性-强化-疲劳-破坏”4个阶段,弹性阶段模型未产生损伤,强化阶段模型形成有效抗力结构,疲劳阶段累积损伤大幅提高,卸载时张拉裂纹扩展;疲劳阶段加载过程裂纹相互扩展连结,相邻剪切微裂纹之间块体的接触点被破坏,块体间的连结失效,卸载过程应力下降模型松弛,块体间失效的连结在此时张开进而导致张拉裂纹在剪切微裂纹间萌生,加快模型的失稳破坏。研究结果揭示了变上限循环加卸载下裂隙砂岩的宏细观损伤特征,为科学评价工程稳定性提供参考。 展开更多

关键词 裂隙砂岩 变上限循环加卸载 宏观破坏特征 细观损伤规律 疲劳阶段

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干湿循环作用下磷酸镁水泥硬化体性能劣化与机理

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作者 周宇 金海森 +2 位作者 周子涵 梁秦源 唐琼琼 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第8期707-716,共10页

为评价磷酸镁水泥在干湿循环作用下的耐久性并揭示其劣化机制,对磷酸镁水泥试件开展20、40、60次的干湿循环试验。通过单轴压缩试验及X射线计算机断层扫描(X-CT)分析了其宏观强度和变形参数的劣化过程及裂纹扩展规律,并利用X射线衍射(X... 为评价磷酸镁水泥在干湿循环作用下的耐久性并揭示其劣化机制,对磷酸镁水泥试件开展20、40、60次的干湿循环试验。通过单轴压缩试验及X射线计算机断层扫描(X-CT)分析了其宏观强度和变形参数的劣化过程及裂纹扩展规律,并利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)和扫描电镜(SEM)表征了其物相组成、水化产物含量及形貌特征变化。结果表明:在干湿循环早期,二次水化作用使磷酸镁水泥的抗压强度和弹性模量提高,而后随干湿循环次数增加逐渐下降,破坏模式由脆性向塑性转变;由于干湿循环所诱导的裂纹和孔隙连通性的增加,断裂模式由拉伸破坏转变为拉伸-剪切破坏;磷酸镁水泥的劣化机制主要受控于钾鸟粪石的溶蚀,热膨胀,以及水分带来的干缩湿胀。 展开更多

关键词 干湿循环 磷酸镁水泥 劣化 断裂模式

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考虑锚杆强度的加锚岩体结构面锚固效应试验研究

5

作者 刘广建 裘伟奇 +6 位作者 杜程 罗战友 杨彪 王旭虹 王志成 周浩 陈曦 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期580-588,共9页

锚杆强度主要受其直径和材料(抗拉强度)的影响,锚杆强度的大小对提高加锚岩体结构面抗剪力至关重要。开展了加锚结构面剪切试验,研究了锚杆强度对加锚结构面剪切变形特征及锚固效应的影响,提出了考虑锚杆强度的加锚结构面抗剪力计算模型... 锚杆强度主要受其直径和材料(抗拉强度)的影响,锚杆强度的大小对提高加锚岩体结构面抗剪力至关重要。开展了加锚结构面剪切试验,研究了锚杆强度对加锚结构面剪切变形特征及锚固效应的影响,提出了考虑锚杆强度的加锚结构面抗剪力计算模型,分析了不同锚杆强度下锚杆轴力与剪力对结构面抗剪力贡献情况。研究表明:(1)随着锚杆直径的增加,加锚结构面峰值抗剪力呈线性增长趋势;锚杆直径超过一定临界值后才会发挥锚固作用,锚杆抗拉强度越大临界值越小。(2)随着锚杆直径和抗拉强度的增大,锚杆塑性铰外移,变形段长度增加,锚杆抵抗变形破坏的能力增强,对结构面抗剪力的提升增强。(3)加锚结构面剪切过程可分为弹性、屈服、强化和残余4个阶段。弹性和屈服阶段,锚杆主要发挥销钉作用,锚杆的贡献与锚杆抗拉强度呈正相关,与锚杆直径的关系受到锚固剂厚度影响;强化阶段,锚杆形成塑性铰,锚杆的贡献由锚杆抗剪力和轴力共同提供,与锚杆抗拉强度和直径呈正相关;残余阶段,锚杆断裂不提供抗剪力。(4)基于锚杆大变形理论,提出考虑锚杆强度的加锚结构面抗剪力模型,分析可知随着锚杆直径和抗拉强度的增加,锚杆轴力贡献占比不断增加,锚杆剪力贡献占比不断减小。 展开更多

关键词 加锚结构面 锚固效应 抗剪力模型 锚杆直径 抗拉强度

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非贯通节理花岗岩剪切断裂力学特性及声发射特征研究 被引量：19

6

作者 王刚 宋磊博 +3 位作者 刘夕奇 包春燕 吝曼卿 刘广建 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1533-1545,共13页

为探究节理岩体在压剪复合作用下的断裂力学行为与破坏机制,采用完整及非贯通节理花岗岩开展了剪切试验,从宏观力学特性、声发射信号特征、颗粒流细观演化规律等多角度进行解析,并提出了一种利用声发射信号特征及其关键信息点预判花岗... 为探究节理岩体在压剪复合作用下的断裂力学行为与破坏机制,采用完整及非贯通节理花岗岩开展了剪切试验,从宏观力学特性、声发射信号特征、颗粒流细观演化规律等多角度进行解析,并提出了一种利用声发射信号特征及其关键信息点预判花岗岩剪切破坏的方法。研究结果表明:节理破坏了岩石完整性,降低了岩石的剪切刚度和峰值剪切强度;此外,节理的存在会影响裂纹的扩展路径和破坏模式,且这种影响会随着法向应力的增加而削弱。法向应力和节理对声发射特征点影响显著,声发射信号的缓慢增长及b值的持续下降可作为岩石剪切破坏的前兆特征;利用声发射信号特征及其关键信息点可以有效预判花岗岩的剪切失稳破坏过程。该研究成果为节理岩体剪切破坏机制分析及其稳定性预测提供了一定参考。 展开更多

关键词 岩石力学 非贯通性节理 花岗岩 声发射特征 破坏机制

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煤高度对组合岩煤力学性质及冲击倾向性的影响 被引量：10

7

作者 樊玉峰 肖晓春 +4 位作者 徐军 吴迪 丁鑫 王磊 吕祥锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期649-659,共11页

为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了... 为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了一种针对组合煤岩试样的冲击倾向性判定方法。结果表明:随煤高度增加,煤试样和组合煤岩试样的弹性模量趋于一个定值;煤试样的强度与试样高度无明显关系,组合试样的强度随煤高度增加而降低;煤试样的应力峰值变形量在0.5~1.5 mm,随试样高度降低破坏特征从脆性破坏向半脆性破坏转变;组合煤岩试样的应力峰值变形量在1~2 mm,破坏特征均为脆性破坏。2类试样的弹性能密度和应变能密度间有明确的线性关系,该关系不随组合试样中煤高度改变,也不随煤试样高度改变;组合试样中岩石的弹性能密度显著影响峰后煤样部分的破坏速度,由此可基于岩石弹性能密度变化判定组合煤岩冲击倾向性。该判定方法相比于传统"四指标"综合评价方法具有准确度高,操作简便,相关参数互相独立的特点。所得结果为进一步研究组合煤岩能量累积特征和冲击倾向性判定提供借鉴。 展开更多

关键词 组合煤岩 力学性质 破坏特征 弹性能密度 冲击倾向性

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南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究 被引量：4

8

作者 彭岩岩 宋南 +1 位作者 刘宇航 张海江 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期18-23,28,共7页

以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例,基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC3D数值模拟,研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征,对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明,开挖过程中锚索发生变形弯曲,... 以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例,基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC3D数值模拟,研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征,对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明,开挖过程中锚索发生变形弯曲,滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。数值模拟结果表明,露天矿开采后,X方向产生最大位移17.06 cm,Y方向产生最大沉降10.31 cm,锚索明显约束滑体竖向位移;锚索处发生应力集中和位移突变,与地质力学模型实验结果一致。在实际工程中,位移突变可作为边坡失稳的监测依据;分台阶开挖时,位移和应力变化均小于无台阶开挖,边坡稳定性更好。 展开更多

关键词 地质力学模型实验 数值模拟 边坡稳定性 开挖方案 露天铁矿 滑坡 高陡边坡

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估算异性岩石不连续面峰值剪切强度的经验公式 被引量：2

9

作者 张志飞 黄曼 唐志成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期507-519,共13页

长江三峡库区广泛发育着两侧岩性不同的不连续面(称为异性不连续面),研究其峰值剪切强度可为相关岩体的稳定性分析和评价提供理论依据。采用高强石膏浇注3组不同形貌且上、下壁面强度不同的不连续面试件,并在不同常法向应力下进行剪切... 长江三峡库区广泛发育着两侧岩性不同的不连续面(称为异性不连续面),研究其峰值剪切强度可为相关岩体的稳定性分析和评价提供理论依据。采用高强石膏浇注3组不同形貌且上、下壁面强度不同的不连续面试件,并在不同常法向应力下进行剪切试验。引入不连续面壁组合系数λ来综合量化不连续面壁的抗压强度和基本摩擦角对异性不连续面峰值剪切强度的影响,λ越小,上、下不连续面壁强度差异越大。异性不连续面的峰值剪切强度随λ的增加呈非线性增加,且在高法向应力下更为显著。在Barton公式的基础上,通过多元回归分析建立了估算异性不连续面峰值剪切强度的经验公式。采用天然和人工锯齿形异性不连续面的直剪试验结果对新公式做了进一步验证,试验剪切强度与新公式预测值吻合较好。简要分析了新公式在软硬互层岩质边坡稳定性评价中的应用。最后,讨论了Wu公式的适用性以及新公式的优点和不足。 展开更多

关键词 异性岩石不连续面 剪切强度准则 不连续面壁组合系数

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不同围岩刚度条件下锚杆的锚固性能与失效机制研究 被引量：1

10

作者 薛飞 林锺钦 +2 位作者 尉伟峰 王天佐 顾旭东 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期85-96,共12页

为探究不同围岩刚度条件下锚杆的锚固性能和失效机制,采用不同规格套筒模拟硬岩、中硬岩和软岩刚度环境,开展了不同围岩刚度条件下锚杆拉拔测试,借助声发射(AE)、应变仪和数字图像相关技术(DIC)进行同步监测,分析了围岩刚度对锚杆的锚... 为探究不同围岩刚度条件下锚杆的锚固性能和失效机制,采用不同规格套筒模拟硬岩、中硬岩和软岩刚度环境,开展了不同围岩刚度条件下锚杆拉拔测试,借助声发射(AE)、应变仪和数字图像相关技术(DIC)进行同步监测,分析了围岩刚度对锚杆的锚固强度、刚度和锚固失效模式的影响规律,揭示了拉拔过程中锚固界面声发射和剪应力分布特征以及套筒周向和轴向应变演化规律。结果表明:随着围岩刚度降低,锚杆的锚固强度和刚度逐渐减小,低围岩刚度下锚杆锚固强度和刚度仅为高围岩刚度条件下的65%和44%,在高刚度和中等刚度围岩条件下,锚固失效模式主要表现为锚杆-锚固剂界面滑移失效;而在低刚度围岩条件下,则主要表现为锚固剂-围岩界面滑移失效。拉拔荷载作用下,试样经历弹性、峰前屈服、峰后软化以及摩擦滑移4个阶段,围岩刚度越低,峰前屈服阶段越明显。锚固界面脱粘始于峰值剪应力附近,位于锚杆中部偏下位置,且围岩刚度越小初始脱粘位置离锚杆中部越近。随着拉拔位移的增大,套筒周向应变呈先增大再减小最后趋于平缓的趋势。套筒轴向应变呈现为下部受压上部受拉,峰值应变位于套筒两端,上部受拉区域随拉拔位移的增大逐渐向下延伸,且轴向应变量随围岩刚度降低而增大。研究结果可为不同围岩刚度条件下锚杆的支护设计提供参考。 展开更多

关键词 拉拔试验 锚固性能 界面失效模式 声发射 应变演化

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油页岩单轴压缩声发射演化规律及其破坏前兆特征

11

作者 郭鹏飞 邱洋 +2 位作者 邓仕伟 朱星宇 王媛媛 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第4期166-173,共8页

为研究油页岩受载破坏过程中有效前兆特征,利用TP耦合气体逸出试验系统对油页岩开展单轴压缩声发射试验,采集岩样破坏全过程产生的声发射信号,分析岩样变形破坏声发射随时间变化规律,对岩样加载破坏过程中声发射特征方差与自相关系数进... 为研究油页岩受载破坏过程中有效前兆特征,利用TP耦合气体逸出试验系统对油页岩开展单轴压缩声发射试验,采集岩样破坏全过程产生的声发射信号,分析岩样变形破坏声发射随时间变化规律,对岩样加载破坏过程中声发射特征方差与自相关系数进行深入分析。试验结果表明:试验过程中有明显声发射现象产生,声发射特征变化与岩样变形破坏过程有着良好的对应关系;通过分析声发射RA(上升时间/峰值幅度)与AF(平均频率)特征,岩样在试验过程中以张拉破裂为主,后期剪切破裂逐渐增多;声发射特征在临近峰值强度时快速增大,表现出明显的临界慢化现象,方差与自相关系数的突然增大可以作为岩石破坏的前兆特征,且方差的前兆特征信息的捕捉相较于自相关系数更加容易且更为可靠;将声发射b值与声发射特征参数方差结合分析,可以有效剔除试验过程产生的伪信号,方差斜率快速上升阶段出现的b值突降点,可以确定为岩石破坏前兆特征点。研究成果可为岩土工程灾害预警提供可靠依据。 展开更多

关键词 油页岩 单轴压缩 变形破坏 声发射 临界慢化 前兆特征

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寒区隧道保温层铺设长度及衬砌防冻措施研究 被引量：17

12

作者 夏才初 汪超 黄文丰 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期100-106,共7页

对于寒区隧道,以往的研究中,一般将寒区非冻土段洞内年最低气温为0℃的断面处作为保温层铺设的终点。依托青海知亥代公路隧道,借助ANSYS有限元计算软件,采用直接耦合法,对知亥代隧道非冻土段保温层铺设长度进行优化。结果表明:知亥代隧... 对于寒区隧道,以往的研究中,一般将寒区非冻土段洞内年最低气温为0℃的断面处作为保温层铺设的终点。依托青海知亥代公路隧道,借助ANSYS有限元计算软件,采用直接耦合法,对知亥代隧道非冻土段保温层铺设长度进行优化。结果表明:知亥代隧道保温层铺设长度为600 m更加合适,而非将保温层铺设到年最低气温为0℃的距洞口650 m处。根据隧道衬砌所受冻融循环作用影响的特点,总结了冻融循环条件下寒区隧道衬砌抗冻防冻措施。对于寒区隧道,可采取提高混凝土抗冻性能、设置防寒保温门和安装防雪棚等方式改善衬砌受到的冻融循环作用。对于知亥代隧道而言,将混凝土抗冻等级提高到F800,可使运营期100年间衬砌结构安全系数不减小。 展开更多

关键词 隧道工程 寒区隧道 安全系数 直接耦合法 保温层 冻融循环 衬砌防冻措施

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组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价 被引量：22

13

作者 肖晓春 樊玉峰 +3 位作者 吴迪 丁鑫 王磊 赵宝友 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4203-4212,4219,共11页

为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提... 为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明:随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的"四指标"方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。 展开更多

关键词 组合煤岩 能量耗散 力学性质 分形维数 声发射 冲击危险

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岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究 被引量：20

14

作者 洪陈杰 黄曼 +2 位作者 夏才初 罗战友 杜时贵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2098-2109,共12页

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆... 岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明:各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值,其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系;通过归一化处理,各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系,表明各向异性变异系数具有分形结构,分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角θ^*max和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制,体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后,会呈现出稳定的各向异性规律。 展开更多

关键词 岩体结构面 各向异性 尺寸效应 各向异性变异系数AVC3D 分维数

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CO_(2)强化再生骨料的特性及其对再生混凝土性能的影响 被引量：23

15

作者 高越青 潘碧豪 +2 位作者 梁超锋 肖建庄 何智海 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第6期95-102,共8页

CO_(2)强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20%CO_(2)浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO_(2)强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO_(2)吸收率、碱度、残留CO_(2)气体含量、... CO_(2)强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20%CO_(2)浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO_(2)强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO_(2)吸收率、碱度、残留CO_(2)气体含量、吸水率及CO_(2)强化再生骨料混凝土(CRAC)的抗压强度和抗氯离子渗透性能。结果表明:CO_(2)强化再生骨料的碳化率和CO_(2)吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO_(2)强化显著降低了再生骨料的碱度,且CO_(2)强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO_(2)气体含量越高;CO_(2)强化显著降低了再生骨料的吸水率,明显提升CO_(2)强化再生骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。 展开更多

关键词 再生骨料 再生骨料混凝土 CO_(2)强化 CO_(2)吸收率 残留CO_(2)

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单级荷载下极软煤岩长期蠕变规律及本构模型研究 被引量：16

16

作者 王兴开 夏才初 +3 位作者 朱哲明 谢文兵 宋磊博 韩观胜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2078-2088,2098,共12页

为探究极软煤岩的长期蠕变力学特性,利用自主开发的长期三轴岩石蠕变试验系统,开展单级荷载下极软煤岩单轴和三轴蠕变特性试验。结果表明:(1)单轴蠕变下极软煤岩历时232 h发生了衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变,累积蠕变量高达3.45%,是瞬... 为探究极软煤岩的长期蠕变力学特性,利用自主开发的长期三轴岩石蠕变试验系统,开展单级荷载下极软煤岩单轴和三轴蠕变特性试验。结果表明:(1)单轴蠕变下极软煤岩历时232 h发生了衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变,累积蠕变量高达3.45%,是瞬时变形量的10.5倍;稳态蠕变速率高达8×10^(–5)~10×10^(–5)/h且长时保持不变;加速蠕变阶段最大速率高达0.043/h;蠕变全程速率变化呈现出典型的U形曲线分布特征。(2)相同轴压下,随着围压由0增大至0.6 MPa,极软煤岩抵抗长期变形的能力不断增强,表现为蠕变量显著减小、稳态蠕变速率呈数量级式大幅减小、蠕变破坏前的持续时间显著增长、蠕变与瞬时应变量的比值明显降低、加速蠕变破坏的强烈程度显著减弱。蠕变速度和蠕变量尤其对0~0.2MPa范围内的围压变化更加敏感。(3)极软煤岩的加速蠕变阶段表现为渐进式加速变形失稳,具有显著的时间过程,与普通岩石加速蠕变阶段突变式加速破裂失稳的特征不同。(4)引入关于加速蠕变启动时间的新型非线性黏塑性元件,与Burgers模型串联,建立了能描述单级荷载下极软煤岩衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变全程的非线性黏弹塑性蠕变模型;基于Levenberg-Marquardt优化算法对试验曲线进行了非线性拟合,辨识了模型参数,试验曲线与拟合曲线吻合度极高,验证了模型的正确性。该研究成果可为极软岩长期非线性大变形理论分析和支护设计提供参考。 展开更多

关键词 极软煤岩 单级荷载 长期蠕变试验 大变形 非线性蠕变模型

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基于表面微凸体磨损特征演化规律的节理剪切强度各向异性机制研究 被引量：13

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作者 宋磊博 亢倩倩 +5 位作者 杜时贵 钟振 王刚 王兴开 韩观胜 赵金帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2331-2343,共13页

为了从剪切磨损角度探索剪切强度各向异性的机制,定量分析了粗糙节理在不同法向应力下的强度特征与破坏特征。研究发现,节理的剪切强度和破坏体积表现出与形貌特征相似的各向异性特征,且两者的各向异性特征随着法向应力的增加而逐渐削... 为了从剪切磨损角度探索剪切强度各向异性的机制,定量分析了粗糙节理在不同法向应力下的强度特征与破坏特征。研究发现,节理的剪切强度和破坏体积表现出与形貌特征相似的各向异性特征,且两者的各向异性特征随着法向应力的增加而逐渐削弱。另外,调查了锯齿节理的倾角特征和高度特征对剪切行为的影响。分析表明:两者都与剪切强度存在正相关的关系,且倾角特征还决定了剪切过程中节理接触区域的局部性。粗糙节理的表面由很多微凸体组成,不同剪切方向上表面接触区域的不同以及该区域内微凸体高度特征和倾角特征的差异是造成剪切强度各向异性的本质原因。而随着法向应力的增加,节理表面越来越多的微凸体的破坏由滑移磨损演化为剪断破坏,在不同剪切方向上破坏体积的差异也逐渐减小,进而导致剪切所需的能量逐渐趋于一致,这是剪切强度各向异性特征被法向应力削弱的主要原因。 展开更多

关键词 粗糙节理 剪切强度 各向异性 剪切破坏体积

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静、动载荷下含弱层煤岩间超低摩擦效应 被引量：3

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作者 沈凯 肖晓春 徐军 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第4期74-82,共9页

针对深部开采中发生冲击地压后大部分煤岩体向巷道整体倾出,在顶板表面出现摩擦痕迹的问题,利用数值模拟方法对静、动载荷作用下含弱层组合煤岩体的动力响应进行研究分析。结果表明:不同加载方式下煤块表现出不同的动力响应,通过对比可... 针对深部开采中发生冲击地压后大部分煤岩体向巷道整体倾出,在顶板表面出现摩擦痕迹的问题,利用数值模拟方法对静、动载荷作用下含弱层组合煤岩体的动力响应进行研究分析。结果表明:不同加载方式下煤块表现出不同的动力响应,通过对比可知,水平方向扰动是发生超低摩擦效应的主要原因,垂直方向的扰动则会加速超低摩擦的发生;水平残余位移随着水平静力的增大而增强,且在1200~1300 N时发生突变;在静、动载荷同时作用下并施加不同特征区间的水平力,煤块的运动状态随之改变,说明弱层的存在对于应力波具有消减的作用。此外,水平残余位移随着冲击载荷的增大呈对数增加,且在100~200 N时发生突变。 展开更多

关键词 弱层 组合煤岩 超低摩擦 残余位移 启动条件

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不同节理倾角下灰岩应变场演化及裂纹发展规律 被引量：9

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作者 彭岩岩 周崇 +2 位作者 程啸 朱淳 李小双 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第4期50-60,共11页

为研究不同几何位置的节理倾角对灰岩破坏与裂纹发展的影响,分别预制2组节理灰岩试样进行对比试验:第1组试样只改变平行节理倾角α,第2组试样只改变中间节理倾角β。通过单轴压缩试验结合3D-DIC技术,得到试样破坏的应变场演变云图,利用... 为研究不同几何位置的节理倾角对灰岩破坏与裂纹发展的影响,分别预制2组节理灰岩试样进行对比试验:第1组试样只改变平行节理倾角α,第2组试样只改变中间节理倾角β。通过单轴压缩试验结合3D-DIC技术,得到试样破坏的应变场演变云图,利用最大线应变理论,结合裂纹扩展图分析灰岩试样破坏的全过程。试验结果表明:主应变场的演化过程即为高应变区裂纹扩展的过程,主应变场演化与裂纹起裂、扩展和贯通过程相互印证;灰岩试样峰值强度受平行节理倾角α改变的影响远大于受中间节理倾角β改变的影响;随着节理倾角α,β的增大,中间节理的应力集中区域分别向中间节理的中心与端部转移;平行节理倾角α的改变比中间节理倾角β的改变对灰岩破坏模式的影响更大,平行节理倾角α在30°时发生张拉破坏,在60°,90°时发生张拉和拉-剪组合破坏;中间节理倾角β在30°,60°,90°时均发生张拉破坏。 展开更多

关键词 节理倾角 灰岩 应变场 裂纹发展

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基于XFEM的RC梁静态破碎研究 被引量：2

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作者 娄荣 陈威文 +4 位作者 钟振 周卫东 张鑫 王艳丽 杨熙华 《工程爆破》 CSCD 2020年第1期15-20,共6页

建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(ExtendedFiniteElementMethod,XFEM)建立含预埋... 建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(ExtendedFiniteElementMethod,XFEM)建立含预埋静态破碎孔(孔径为90mm)的钢筋混凝土梁(截面尺寸为500mm ×500mm)模型,并对其在静态膨胀压力作用下的破碎及裂缝扩展过程进行了模拟分析。模拟结果表明:内支撑梁的静态破碎过程可分为弹性变形、裂缝稳定扩展和裂缝失稳扩展3个阶段;基于虚拟闭合技术,进一步计算得到了复合开裂模式下的应变能释放率,计算结果显示:裂缝扩展以Ⅰ型裂缝为主,当膨胀压力达到19.4MPa时,可实现破碎钢筋混凝土内支撑梁的目的。 展开更多

关键词 内支撑梁 静态破碎 应变能释放率 扩展有限元法 钢筋混凝土

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