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一维动静组合加载下岩石冲击破坏试验研究 被引量:139
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作者 李夕兵 宫凤强 +2 位作者 ZHAO J 高科 尹土兵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期251-260,共10页
利用研制的岩石动静组合加载SHPB试验装置,系统研究岩石在一维动静组合加载下的冲击破坏特性。首先按照一维应力波传播理论,对动静组合加载的试验原理进行理论论证。试验过程中预先在轴向施加不同载荷,按照静载强度的20%,30%,40%,70%,80... 利用研制的岩石动静组合加载SHPB试验装置,系统研究岩石在一维动静组合加载下的冲击破坏特性。首先按照一维应力波传播理论,对动静组合加载的试验原理进行理论论证。试验过程中预先在轴向施加不同载荷,按照静载强度的20%,30%,40%,70%,80%和90%等6个系列进行,然后沿轴向进行冲击加载,考察岩石的临界破坏承载强度。研究结果表明:在临界破坏的情况下,动态冲击的应力–应变曲线(包括常规冲击和动静组合加载)最后都会出现总应变减小的现象,这是由于冲击过程中岩石内部储存弹性能释放所致。在轴向静压较小时,岩石的组合加载应力–应变曲线跟常规的冲击试验曲线类似;轴压较大时,岩石的组合加载应力–应变曲线没有初始的近似线弹性段,直接从非线性段开始。随着轴向静压的增大,岩石的抗冲击强度呈现出先增大后减小的趋势,大约在静载强度60%时,抗冲击强度达到最大值。在入射能较小时,岩石吸收的能量会缓慢增加,在入射能较高时,岩石吸能会快速增加。常规冲击下岩石的临界破坏模式为劈裂形式,动静组合加载下呈现压剪形式。 展开更多
关键词 岩石力学 岩石材料 动静组合加载 动态强度 吸收能
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一维动静组合加载下砂岩动力学特性的试验研究 被引量:103
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作者 宫凤强 李夕兵 +1 位作者 刘希灵 ZHAO J 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2076-2085,共10页
基于对深部岩石承受高地应力并在动力开挖扰动下发生破坏这一问题的科学认识,利用改造的劈裂霍普金森压杆动静组合加载试验装置,开展一维动静组合加载下砂岩的动力学特性试验研究。选取无轴压和3个典型轴压水平4种情形,开展不同应变率... 基于对深部岩石承受高地应力并在动力开挖扰动下发生破坏这一问题的科学认识,利用改造的劈裂霍普金森压杆动静组合加载试验装置,开展一维动静组合加载下砂岩的动力学特性试验研究。选取无轴压和3个典型轴压水平4种情形,开展不同应变率下的冲击试验。研究结果表明,相同应变率下岩石对外界冲击的响应受轴压比影响很大,冲击强度会随着轴压比的增加出现先增加后减小的趋势,在轴压比为0.6~0.7时达到最大值。相同轴压下,冲击强度会随着应变率的增加而增加,呈现指数函数关系。在一定的轴压比范围内,随着入射能的递增,岩石在加载破坏试验中先后会经历"吸收能量-释放能量-吸收能量"3个阶段。这3个阶段可以较好的解释高应力下岩石的动态强度递增、岩爆发生和诱导致裂三者之间的互相转化机制,对深部岩石工程的实践可以提供理论上的指导。 展开更多
关键词 岩石力学 深部岩石 动静组合加载 劈裂霍普金森压杆 动态压缩强度 岩爆 诱导致裂
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预制裂隙花岗岩动静组合加载力学特性和破坏规律试验研究 被引量:38
3
作者 李地元 胡楚维 朱泉企 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1081-1093,共13页
为了研究动静组合加载下深部含裂隙岩体的力学特性和破坏规律,选用花岗岩加工制备50 mm×50 mm含裂隙的圆柱形试样,采用改进的霍普金森压杆装置,进行6个典型轴压水平和3个冲击气压水平的动静组合加载试验,并借助三维数字图像相关技... 为了研究动静组合加载下深部含裂隙岩体的力学特性和破坏规律,选用花岗岩加工制备50 mm×50 mm含裂隙的圆柱形试样,采用改进的霍普金森压杆装置,进行6个典型轴压水平和3个冲击气压水平的动静组合加载试验,并借助三维数字图像相关技术(3D-DIC)记录并分析试样的变形破裂过程。试验结果表明,裂隙的存在降低了花岗岩试样的抗压强度;随着轴压的增大,试样动态强度和动态弹性模量整体呈先上升后下降的趋势,组合强度基本呈上升趋势,动态应变则呈下降趋势;随着冲击气压的增大,试样动态强度和组合强度均增大,表现出显著的应变率效应。试样的能量吸收率随轴压增大呈先上升后下降的趋势,但在常规静载轴压比0.6~0.7时转而释放能量,并且轴压越大,释放能量所需的冲击气压越小,表现出硬岩岩爆特征;随着冲击气压增大,试样能量吸收率有所下降。对于完整试样,局部高应变先在试样端部集中并形成拉伸起裂裂纹,最终呈劈裂拉伸破坏;对含预制裂隙试样,局部高应变大多先在裂隙尖端或附近集中并形成翼裂纹,最终在轴压0~30 MPa动静组合加载下呈拉剪复合型破坏,但受端部效应影响,在轴压50~70 MPa动静组合加载下,裂隙尖端会形成2条近似平行的反翼裂纹,最终试样呈剪切破坏。 展开更多
关键词 岩石力学 分离式霍普金森压杆 动静组合加载 预制裂隙 三维数字图像相关 破坏模式
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动静载荷作用下含孔洞硬岩损伤演化的核磁共振特性试验研究 被引量:37
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作者 李夕兵 翁磊 +1 位作者 谢晓锋 吴秋红 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1985-1993,共9页
为研究含孔洞的岩石在动静载荷作用下的细观结构损伤破坏规律,对含圆形和方形孔洞的花岗岩试样分别进行不同轴向预静载、相同冲击动载下的霍普金森压杆试验,并对动静加载前后的试样进行核磁共振(NMR)测试,得到花岗岩试样的弛豫时间T2谱... 为研究含孔洞的岩石在动静载荷作用下的细观结构损伤破坏规律,对含圆形和方形孔洞的花岗岩试样分别进行不同轴向预静载、相同冲击动载下的霍普金森压杆试验,并对动静加载前后的试样进行核磁共振(NMR)测试,得到花岗岩试样的弛豫时间T2谱曲线、核磁孔隙度和核磁共振图像等特性参数。试验结果表明,随着轴向预静载的增大,花岗岩受动力扰动作用后的T2谱峰值、谱面积以及核磁孔隙度均逐渐增大,岩石内部的损伤程度不断加剧,且当预静载大于10 MPa时,动力作用下岩石的损伤劣化特性表现得越来越敏感。对比分析含圆形和方形孔洞试样的核磁共振特性试验结果,发现相同荷载条件下方形孔洞试样的损伤程度均大于圆形孔洞试样,这一规律在预静载大于10 MPa时表现得更突出。核磁共振图像直观反映出孔洞花岗岩在动静载荷作用下岩石内部的孔隙结构和损伤劣化的演变规律,为揭示深部硬岩巷道的动力破坏机制提供有意义的试验指导。 展开更多
关键词 岩石力学 孔洞岩石 动静组合加载 核磁共振 损伤演化 孔隙度
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动静组合加载条件岩爆特性及倾向性指标 被引量:27
5
作者 殷志强 李夕兵 +2 位作者 董陇军 金解放 马海峰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3249-3256,共8页
基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反... 基于岩爆灾害是静载与动载共同诱发的工程事实,从动静组合加载下岩石破坏过程中能量储存和释放特征出发,充分借鉴现有岩爆倾向性指标的合理之处,提出动静组合加载下的岩爆的倾向性指标。该指标能克服现有指标只考虑静载的局部性,更能反映出岩体岩爆破坏应力峰值后的能量释放特征。选取0轴压、抗压强度的20%,60%,70%和80%共5个典型轴压水平,进行不同冲击能量下的动静组合冲击实验。通过对试验结果的分析,考察动静组合加载下的岩爆特性及倾向性指标方法。研究结果表明,新指标能够较好反映岩石的岩爆倾向性。通过分析比较,进而提出动静组合加载下岩爆倾向性指标判据的初步建议。根据该建议指标可以反映出激励性岩爆的发生受静载和动载2种因素的综合作用。 展开更多
关键词 岩爆 动静组合加载 倾向指标 分离式霍布金森压杆
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动静组合荷载下砂岩冲击岩爆碎屑分形特征 被引量:20
6
作者 何满潮 王炀 +1 位作者 苏劲松 刘冬桥 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期699-705,共7页
运用自主研发的冲击岩爆实验系统,进行了改变动载波幅和改变静载的两种冲击岩爆实验,收集实验后砂岩碎屑,使用图像处理软件对两种冲击岩爆中粒碎屑图片进行处理,获得岩爆碎屑的粒度-数量、周长-数量以及面积-数量分形维数值.选取两种冲... 运用自主研发的冲击岩爆实验系统,进行了改变动载波幅和改变静载的两种冲击岩爆实验,收集实验后砂岩碎屑,使用图像处理软件对两种冲击岩爆中粒碎屑图片进行处理,获得岩爆碎屑的粒度-数量、周长-数量以及面积-数量分形维数值.选取两种冲击岩爆碎屑,拍摄不同倍数下的裂纹电镜扫描(SEM)图片,提取SEM图片微观裂纹,计算裂纹分形维数值.结果表明:不同的参数组合所计算的分形维数值不同;放大倍数越大,裂纹的分形维数越大;改变静载的冲击岩爆实验分形维数值要高于改变动载的冲击岩爆实验的分形维数值,碎屑更为破碎. 展开更多
关键词 动静组合加载 冲击岩爆 碎屑 图像处理 分形维数
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Mechanical properties of rock under coupled static-dynamic loads 被引量:10
7
作者 Xibing Li Zilong Zhou +4 位作者 Fujun Zhao Yujun Zuo Chunde Ma Zhouyuan Ye Liang Hong 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE 2009年第1期41-47,共7页
Rock drilling machine,INSTRON testing system,and SHPB device are updated to investigate the characteristics of rocks at great depth,with high loads from overburden,tectonic stresses and dynamic impacts due to blasting... Rock drilling machine,INSTRON testing system,and SHPB device are updated to investigate the characteristics of rocks at great depth,with high loads from overburden,tectonic stresses and dynamic impacts due to blasting and boring.It is verified that these testing systems can be used to study the mechanical properties of rock material under coupled static and dynamic loading condition and give useful guidance for the deep mining and underground cavern excavation.Various tests to determine the rock strength,fragmentation behavior,and energy absorption were conducted using the updated testing systems.It is shown that under coupled static-dynamic loads,if the axial prestress is lower than its elastic limit,the rock strength is higher than the individual static or dynamic strength.At the same axial prestress,rock strength under coupled loads rises with the increasing strain rates.Under coupled static and dynamic loads,rock is observed to fail with tensile mode.While shear failure may exist if axial prestress is high enough.In addition,it is shown that the percentage of small particles increases with the increasing axial prestress and impact load based on the analysis of the particle-size distribution of fragments.It is also suggested that the energy absorption ratio of a specimen varies with coupled loads,and the maximum energy absorption ratio for a rock can be obtained with an appropriate combination of static and dynamic loads. 展开更多
关键词 rock dynamic testing system coupled static-dynamic loads STRENGTH FRAGMENTATION energy absorption
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冲击荷载作用下灰砂岩破坏过程及损伤数值模拟研究 被引量:10
8
作者 张明涛 王伟 +1 位作者 张思怡 刘亚男 《爆破》 CSCD 北大核心 2020年第1期46-54,共9页
为了定量表征灰砂岩在应力波作用下的损伤程度和直观的展现其破坏过程,利用LS-DYNA软件,采用HJC动态本构模型,对灰砂岩进行SHPB动态冲击数值模拟,根据灰砂岩的SHPB实验结果验证了模拟方法的准确性,采用微裂纹密度法来定义损伤变量D,对... 为了定量表征灰砂岩在应力波作用下的损伤程度和直观的展现其破坏过程,利用LS-DYNA软件,采用HJC动态本构模型,对灰砂岩进行SHPB动态冲击数值模拟,根据灰砂岩的SHPB实验结果验证了模拟方法的准确性,采用微裂纹密度法来定义损伤变量D,对不同冲击速度(8 m/s、12 m/s、16 m/s、20 m/s)、不同轴压(0 MPa、17.66 MPa、35.32 MPa、52.98 MPa、70.64 MPa)下灰砂岩的损伤规律及破坏过程进行了数值模拟研究。数值模拟结果直观的展现了灰砂岩动态破碎过程:在无轴压作用下,灰砂岩破坏主要是由拉应变引起的劈裂破坏,在施加轴压作用下,灰砂岩的破坏形式主要以压剪破坏为主,两种破坏过程中岩石损伤都是由外向内延伸,且损伤变量D随着冲击速度和轴压的增加呈递增趋势。在有无轴压作用下,冲击速度由8 m/s增加到20 m/s过程中,其损伤变量D分别增加约0.168、0.249,可以看出轴压限制了损伤变量D的增加程度。 展开更多
关键词 SHPB实验数值模拟 灰砂岩 动静组合加载 破坏过程 损伤演化
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动载扰动后花岗岩物理力学特性研究 被引量:8
9
作者 杨福见 胡大伟 +2 位作者 周辉 卢景景 张帆 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1459-1467,共9页
基于对动载扰动后的大部分岩体在一定时间内恢复原岩应力状态或承受因动载扰动而重新分布应力的认识,利用新提出的静动–静组合加载方式,开展一维动静组合加载前后花岗岩力学、渗透率、波速和声发射等特性的对比性试验,为研究深部工程... 基于对动载扰动后的大部分岩体在一定时间内恢复原岩应力状态或承受因动载扰动而重新分布应力的认识,利用新提出的静动–静组合加载方式,开展一维动静组合加载前后花岗岩力学、渗透率、波速和声发射等特性的对比性试验,为研究深部工程岩体在动载扰动下物理力学特性的演化规律提供一种新的思路。研究结果表明:(1)动载扰动后,基于超声波速定义的损伤变量随着轴向静压的增加逐渐增大,随频率的增加先减小后增大,最大损伤程度可达16%。(2)岩样气体渗透率及泊松比整体大于未扰动岩样的试验结果,随轴向静压的增加逐渐增大,随频率的增加先减小后增大,对高轴压水平表现出较强的"敏感性"。(3)岩样强度及弹性模量总体小于未扰动岩样的试验结果,随轴向静压的增加逐渐减小,随频率的增加在不同轴压水平下呈现不同的结果。(4)动载后单轴压缩过程中能量释放与未扰动岩样相比缺少能量释放初期及能量释放潜伏期,直接进入了能量释放活跃期,该阶段持续时间延长,且结束时的相对应力及能量释放峰值对应的相对应力存在"滞后现象"。 展开更多
关键词 岩石力学 动静组合加载 宏观力学 渗透率 波速 声发射
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冲击荷载下轴压对峰后破裂砂岩力学特性的影响 被引量:7
10
作者 刘洋 刘长武 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1281-1288,共8页
针对深部工程围岩常处于峰后破裂状态且遭受动力扰动影响的特点,利用动静组合加载SHPB实验装置对经静态压缩制备的峰后破裂砂岩进行冲击压缩试验,开展一维动静组合加载下破裂岩石的力学特性研究。试验中预先设置轴向静载为8,24和48 MPa... 针对深部工程围岩常处于峰后破裂状态且遭受动力扰动影响的特点,利用动静组合加载SHPB实验装置对经静态压缩制备的峰后破裂砂岩进行冲击压缩试验,开展一维动静组合加载下破裂岩石的力学特性研究。试验中预先设置轴向静载为8,24和48 MPa三个系列,然后进行不同应变率下冲击加载,研究轴向静载对峰后破裂砂岩动力学特性的影响。对比完整砂岩试验结果表明:轴向静载8 MPa和相近应变率条件下,峰后破裂砂岩组合强度与冲击强度均低于完整砂岩组合强度与冲击强度,两者变形模量相差不大,但峰后破裂砂岩单位体积吸收能大于完整砂岩单位体积吸收能。轴向静载相同时,峰后破裂砂岩组合强度与冲击强度均随着应变率的增大而增大;轴向静载不同时,峰后破裂砂岩组合强度随着轴向荷载的增大而增大,而冲击强度随着轴向静载的增大先增大后减小。随着轴向静载的增大,峰后破裂砂岩单位体积吸收能也随之增大。动静组合加载下峰后破裂砂岩呈剪切破坏模式,且原始裂纹影响破裂面的扩展方向。 展开更多
关键词 峰后破裂砂岩 霍普金森压杆 动静组合加载 冲击强度 剪切破坏
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砂型3D打印类煤试样动静组合加载力学特性 被引量:5
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作者 蒋力帅 吴星宇 +2 位作者 王庆伟 冯昊 吴秋红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1196-1207,共12页
深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制... 深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键。3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似。基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究。结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著。揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律。 展开更多
关键词 砂型3D打印 动静组合加载 动态力学特性 破坏特征 类煤试样
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围压卸荷条件下砂岩损伤与动态破碎特性研究 被引量:6
12
作者 殷志强 李夕兵 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期90-94,共5页
为研究深部高应力岩体开挖卸荷对围岩的影响,运用自制的带轴向静压和围压装置的霍普金森压杆(SHPB)设备,开展不同速度围压卸荷试验。结合围压卸荷过程砂岩试样声发射特性及动态加载后试样破碎块度分维特性,分析围压卸荷速率对试样损伤... 为研究深部高应力岩体开挖卸荷对围岩的影响,运用自制的带轴向静压和围压装置的霍普金森压杆(SHPB)设备,开展不同速度围压卸荷试验。结合围压卸荷过程砂岩试样声发射特性及动态加载后试样破碎块度分维特性,分析围压卸荷速率对试样损伤的影响。试验结果表明:当卸荷速率在0.5~10 MPa/s范围内变化时,砂岩损伤、声发射能量及破碎分形维数随围压卸荷速率增大而增大;但当卸荷速率增大到200 MPa/s时,砂岩损伤、声发射能量及破碎分形维数反而减小。在一定范围内提高围压卸荷速率,有助于提高砂岩试样裂隙发育及损伤程度。 展开更多
关键词 围压卸荷 损伤 动静组合加载 动态破碎 声发射
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基于LS-DYNA的砂岩动静组合SHPB数值模拟 被引量:2
13
作者 王军祥 赵硕龙 +2 位作者 孙港 黄磊 马宝龙 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期97-105,共9页
为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明:轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率... 为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明:轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率效应,轴压和围压使得砂岩发生压剪破坏和层间错动破坏,对砂岩能耗规律影响较大,但单一能量的变化趋势几乎不受影响;一维动静组合模拟中,轴压为20 MPa时,随着加载应变率的增加,能量利用率先增加后减小,轴压为40 MPa时,能量利用率持续下降;三维动静组合模拟中,围压对于能量利用率的影响规律较为复杂,但总体上呈下降趋势. 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆 岩石动力学 数值模拟 动静组合加载 动态抗压强度 破坏形态 能量利用率
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二维静载作用下含正交型交叉裂隙岩体动态力学特性研究
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作者 刘婷婷 向昌 +3 位作者 张超 李新平 丁鹿阳 袁伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期371-384,共14页
为研究围压对含交叉裂隙岩体的强度特征和破坏规律的影响,考虑裂隙贯通比、初始静载和应变率,基于双轴霍普金森压杆(biaxial Hopkinson pressure bar,BHPB)试验系统开展动静组合加载试验,并借助数字图像相关(digital image correlation,... 为研究围压对含交叉裂隙岩体的强度特征和破坏规律的影响,考虑裂隙贯通比、初始静载和应变率,基于双轴霍普金森压杆(biaxial Hopkinson pressure bar,BHPB)试验系统开展动静组合加载试验,并借助数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术分析试样的变形过程,研究交叉裂隙岩体强度特征、能量耗散规律与断裂特性。研究结果表明:最大主应力方向的动态强度和峰值应变随着最大主应力或应力差的增大而减小,随中间主应力或者应变率的增大而增大,而中间主应力方向的动态应力和峰值应变显示出相反的变化趋势;随着差应力的增大,单位体积损耗能增加;随裂隙贯通比的增大,试样的动态强度减小,能量损耗率显著增加;主次裂隙贯通比决定试样的最终破坏模式,当裂隙贯通比较小时,交叉裂隙试样的起裂–扩展主要受主裂隙控制,当贯通比大于0.67时,主次裂隙相互作用明显,试样形成由主次裂隙、反翼裂纹、共面裂纹组成的多个破裂面;在双向等围压作用下,反翼裂纹在试样主次裂隙尖端贯通,最终呈剪切破坏;在双向不等围压情况下,试样呈现出与最小主应力方向近似垂直的分层剥离成块破坏,整体表现为压剪破坏。 展开更多
关键词 岩石力学 交叉裂隙 双轴霍普金森压杆(BHPB) 动静组合加载 破坏模式 DIC
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一维动静组合加载下充填体动力学性质试验研究 被引量:5
15
作者 张云鹏 冯志楼 +3 位作者 杨曦 甘德清 陈超 杨志彬 《金属矿山》 CAS 北大核心 2019年第9期52-58,共7页
充填采矿法二步回采时,充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象,选取不同轴压水平,开展不同应变率的SHPB动载单轴冲... 充填采矿法二步回采时,充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象,选取不同轴压水平,开展不同应变率的SHPB动载单轴冲击试验,对一维动静组合加载下充填体的动静组合加载强度、变形特性、能量传递规律和破坏模式进行了分析。研究表明:①在应变率近似相同的情况下,充填体试样的动态强度会随着轴向载荷的施加而呈现先增大后减小的趋势,而在轴向载荷相同的情况下,充填体试样的动态强度随着应变率的增加而增加,两者显现了较强的相关性;②充填体试样冲击试验应力-应变曲线主要分为3个阶段:弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,没有明显体现出压密阶段,并且充填体试样在低应变率条件下并不敏感;③吸收能随入射能的增加,整体呈现增加趋势,但是增加幅度略有降低,单位体积吸收能随应变率的增加而逐渐增加,透射能的增量随入射能的增加逐渐减小;④常规SHPB情况下,充填体试样的破坏模式为拉伸破坏,组合加载条件下,充填体试样的破坏模式主要为压剪破坏。 展开更多
关键词 充填体 组合加载 动态强度 变形特征 能量传递规律 破坏模式
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预制表面裂隙砂岩的动态力学特性及破坏模式 被引量:5
16
作者 吴浩 赵国彦 +1 位作者 梁伟章 王恩杰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期350-359,共10页
为了研究轴向表面裂隙形态对岩石动态力学特性及破坏模式的影响,将直径×高度为50 mm×50 mm的圆柱形黄砂岩分别加工成裂隙深度为5,10和15 mm及裂隙数量为1,2,3和4条的不同类别试样,采用改进的分离式霍普金森压杆实验系统对其... 为了研究轴向表面裂隙形态对岩石动态力学特性及破坏模式的影响,将直径×高度为50 mm×50 mm的圆柱形黄砂岩分别加工成裂隙深度为5,10和15 mm及裂隙数量为1,2,3和4条的不同类别试样,采用改进的分离式霍普金森压杆实验系统对其进行动静组合加载实验,并借助高速摄像仪观察裂纹扩展及动态破坏过程。研究结果表明:裂隙岩样的动态抗压强度、变形模量和峰值应变随裂隙数量和深度增大而先增大后减小;裂隙岩样变形由裂隙压密闭合阶段、弹性阶段、非线性塑性变形阶段和峰后阶段组成,呈现显著的塑性特征;裂隙岩样的破坏模式比较复杂,主要有剥落破坏、拉剪破坏、剥落贯通破坏和拉伸贯通破坏4种;随着裂隙深度增大,试样能量吸收率和能耗密度先减小后增大;与其他含不同裂隙数量的岩样相比,裂隙数量为2时岩样能量吸收率和能耗密度较小,表明该类试样的破碎块度较大,这与采用分形理论描述的岩石破坏特征基本相符。 展开更多
关键词 岩石动力学 动静组合加载 分离式霍普金森压杆 裂隙 破坏模式 能量耗散 分形理论
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TBM滚刀动、静载荷组合破岩数值模拟 被引量:4
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作者 刘杰 曹平 +2 位作者 蒋喆 刘京铄 谭希文 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1393-1401,共9页
在对TBM破岩实际工况的合理简化基础上,采用颗粒流软件建立动、静载荷组合破岩数值模型,从微观裂纹发育与宏观损伤断裂角度出发,研究动、静载荷作用下单滚刀破岩特性。研究结果表明:在不同频率及速度振幅动、静载荷作用下,TBM滚刀切削... 在对TBM破岩实际工况的合理简化基础上,采用颗粒流软件建立动、静载荷组合破岩数值模型,从微观裂纹发育与宏观损伤断裂角度出发,研究动、静载荷作用下单滚刀破岩特性。研究结果表明:在不同频率及速度振幅动、静载荷作用下,TBM滚刀切削扩展模型与钝刀切削扩展模型相类似,主要差异体现在密实核与损伤区域面积和宏观裂纹发育之上;在多数情况下,动、静组合加载有利于剪切微裂纹的发育而不利于张拉微裂纹发育;动、静载荷会在一定程度上增大密实核与损伤区域面积;中低频时,中间裂纹长度与频率成正比,而高频时中间裂纹长度与频率成反比,高频不利于中间裂纹发育;当频率小于等于2 Hz时,中间裂纹发育与速度振幅成正比,而当频率高于2 Hz时,利于中间裂纹发育的速度振幅为0.4 mm/s;低频大速度振幅加载有利于侧向裂纹发育,高频大速度振幅加载不利于侧向裂纹发育。 展开更多
关键词 TBM破岩 动静组合载荷 微观裂纹 密实核与损伤区域面积 宏观裂纹
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动静组合加载下岩石动力学特性研究现状及岩爆机理分析 被引量:2
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作者 潘震 李克钢 牛勇 《矿冶》 CAS 2018年第2期5-8,14,共5页
为研究动静组合加载下深部岩石的动力学特性,国内外学者基于改进的霍普金森压杆试验装置,进行了各种试验,得出一些重要的研究成果。本文对岩石的动力学特性进行了基本的概括,同时基于岩石的动力学特性,对岩爆发生的动力学机理进行初步分... 为研究动静组合加载下深部岩石的动力学特性,国内外学者基于改进的霍普金森压杆试验装置,进行了各种试验,得出一些重要的研究成果。本文对岩石的动力学特性进行了基本的概括,同时基于岩石的动力学特性,对岩爆发生的动力学机理进行初步分析,对现实的工程具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 岩石力学 霍普金森压杆 动静组合加载 岩爆
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不同扰动条件下深部岩石真三轴岩爆试验研究 被引量:2
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作者 李占金 杨铭 +1 位作者 程豪杰 李群 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第5期53-58,共6页
为了研究深部工程受不同扰动的变形破坏特性,以某深部铁矿花岗岩为研究对象,采用QKX-YB200伺服真三轴岩爆试验仪,对试样施加2种不同动力扰动,进行"预静载+动力扰动"下围岩破坏试验。研究结果表明:试样在动力扰动作用下,存在... 为了研究深部工程受不同扰动的变形破坏特性,以某深部铁矿花岗岩为研究对象,采用QKX-YB200伺服真三轴岩爆试验仪,对试样施加2种不同动力扰动,进行"预静载+动力扰动"下围岩破坏试验。研究结果表明:试样在动力扰动作用下,存在发生岩爆的阈值(轴向静应力比为90%),当轴向应力超过该阈值时,岩爆很快发生,且随着轴压持续增大,岩爆的频度和破坏程度加剧。在相同的预静载下,试件岩爆的发生受不同动力扰动影响显著,不规律的扰动更容易诱发岩爆。在地震波扰动下试样受轴压影响更大,地震波扰动更容易诱发岩爆。 展开更多
关键词 深部工程 扰动波 动静组合加载 真三轴试验 岩爆
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山区公路隧道建设灾害预防与控制技术 被引量:1
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作者 李夕兵 宫凤强 +2 位作者 李地元 张伟 黄炳仁 《长沙交通学院学报》 2009年第1期45-52,共8页
以典型山区公路隧道为工程背景,对山区公路隧道在开挖施工、建设过程中所遇到的工程灾害问题进行了系统研究,并对此进行了概述.主要包括4个方面:①建立了公路隧道围岩分级的距离判别分析模型;②研制了能模拟深埋隧道围岩受力情况的组合... 以典型山区公路隧道为工程背景,对山区公路隧道在开挖施工、建设过程中所遇到的工程灾害问题进行了系统研究,并对此进行了概述.主要包括4个方面:①建立了公路隧道围岩分级的距离判别分析模型;②研制了能模拟深埋隧道围岩受力情况的组合加载装置,并利用突变理论对洞室屈曲岩爆的发生机理进行了研究;③利用有限差分软件FLAC3D,对富水地段公路隧道进行三维流固耦合分析,在此基础上提出了包括粘贴式集排水系统在内的一系列针对性很强的渗漏水控制技术,并成功地在常吉高速公路相关隧道顺利实施;④提出了推断岩土力学参数概率密度函数的新方法,并对隧道衬砌可靠度进行了相关分析.这些研究内容各自独立又紧密联系,能够在一定程度上对隧道的安全施工和长效运营提供系统的技术保障. 展开更多
关键词 公路隧道 围岩分级 岩爆 组合加载 渗漏水 衬砌可靠度
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