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非静水压力条件下巷道围岩偏应力场分布特征与围岩破坏规律 被引量:17
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作者 赵洪宝 程辉 +3 位作者 王磊 刘一洪 吉东亮 张一潇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期370-381,共12页
通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性。研究结果表明:①非静水压力条件下,不同... 通过理论分析对受三向应力非静水压力条件下的巷道围岩偏应力场与应变能密度分布规律进行了深入研究,以此来探究巷道围岩破坏规律,巷道塑性区数值模拟结果与现场工程实例验证了理论结果的正确性。研究结果表明:①非静水压力条件下,不同的主导型应力场中,巷道围岩偏应力场分布规律差异较为明显。σ_(x)主导型应力场中,巷道顶底板偏应力大于两帮;σ_(y)主导型应力场中,巷道顶底板与两帮偏应力大小差别不大;σ_(z)主导型应力场中,巷道两帮处的偏应力大于顶底板。主导应力值的变化会引起巷道围岩偏应力分布数值上的变化,不引起偏应力分布形态的改变。②等p、等q时,在σ_(x)与σ_(y)主导型应力场中,巷道顶底板应变能密度大于两帮,而在σ_(z)主导型应力场中,巷道两帮应变能密度大于顶底板。等p、不等q情况下,3种主导型应力场中,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的增大而增大;等q、不等p情况下,巷道顶底板与两帮应变能密度均随偏应力比M的减小而增大。③三向应力状态下,巷道围岩应变能密度分布规律可以反映塑性区形态。M<1时,任意主导型应力场中,巷道围岩应变能密度呈椭圆形分布,M>1时,巷道围岩应变能密度呈“8”字形或“X”形分布。处于σ_(x)主导型应力场中的巷道需注重巷道顶底板的支护;对于σ_(y)主导型应力场,巷道在围岩条件较差时,应注重全断面支护;对于σ_(z)主导型应力场,需注意围岩塑性区出现“X”形扩展。④回坡底1021巷围岩偏应力场与应变能密度均呈倾斜的“8”字形分布,工程现场与巷道围岩偏应力场及应变能密度分布规律相互验证。基于理论分析结果,对回坡底1021巷提出非对称性支护技术,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 非静水压力 偏应力场 应变能密度 塑性区分布 巷道支护
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非静水压力条件下巷道围岩破碎区应力分布特征 被引量:9
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作者 王宏伟 张登强 +2 位作者 邓代新 姜耀东 刘洋洋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3717-3725,共9页
煤矿巷道围岩的应力状态与稳定性关系密切,尤其是巷道围岩破碎区的分布范围及应力分布特征的研究,对于确定巷道支护方案,提高巷道围岩稳定性具有重要的理论意义和工程指导价值。以非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区分布范围为研究对象... 煤矿巷道围岩的应力状态与稳定性关系密切,尤其是巷道围岩破碎区的分布范围及应力分布特征的研究,对于确定巷道支护方案,提高巷道围岩稳定性具有重要的理论意义和工程指导价值。以非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区分布范围为研究对象,建立了非静水压力条件下巷道围岩应力状态分析的力学模型,给出了非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区及塑性区的应力与位移的解析解,对比分析了2者随埋深及侧压系数的变化特征。以辽宁大兴煤矿北二采区902工作面运输巷道为工程背景,通过数值分析和理论计算,对比分析了巷道围岩破碎区的应力与位移随埋深及侧压系数的变化特征,评价了围岩稳定性。研究结果表明:在巷道掘进后围岩环向正应力的变化明显比径向正应力剧烈,围岩破坏的主要形式是沿纵向开裂;由于不同区域的围岩变形特征不同,使其黏聚力及内摩擦角等物理力学参数的大小存在差异,从而导致围岩破碎区、塑性区和弹性区边界应力产生不连续现象;在一定埋深范围内巷道围岩破碎区及塑性区范围随埋深的增加而线性增大。当巷道埋深较小时,巷道围岩破碎区较小,巷道处于相对稳定的状态。当埋深较大时,巷道左、右两帮处较顶底板更易发生失稳破坏;塑性区及破碎区半径的比值随埋深及侧压系数的增大而减小,且随着埋深的增大,侧压系数对围岩塑性区及破碎区范围的影响程度逐渐减小,当埋深增大到一定程度时,围岩应力状态趋于静水压力状态;当埋深达到1500 m时,围岩达到了极限平衡状态。 展开更多
关键词 非静水压力 破碎区 塑性区 侧压系数 极限埋深
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压力环境对纳米晶金刚石石墨化的影响
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作者 于少楠 王文丹 +4 位作者 何强 杨雨滔 唐名轩 马小娟 李星翰 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期54-62,共9页
高压下纳米金刚石石墨化对多晶金刚石烧结体的性能具有非常重要的影响。为此,在5~9 GPa、600~1500℃的压力温度范围,分别对平均晶粒尺寸为50 nm的纯纳米金刚石粉末和NaCl-纳米金刚石混合粉末的石墨化温度进行了研究。结合粉末X射线衍射... 高压下纳米金刚石石墨化对多晶金刚石烧结体的性能具有非常重要的影响。为此,在5~9 GPa、600~1500℃的压力温度范围,分别对平均晶粒尺寸为50 nm的纯纳米金刚石粉末和NaCl-纳米金刚石混合粉末的石墨化温度进行了研究。结合粉末X射线衍射的物相定量分析方法,分析了非静水压(纯金刚石粉末)和准静水压(NaCl-纳米金刚石混合粉末)下纳米金刚石在不同压力和温度下的石墨化程度。结果表明:5 GPa时,纯纳米金刚石粉末石墨化的起始温度在800℃以上,9 GPa时则在1000~1300℃之间;在约7 GPa的压力下,较短的保温时间内纳米金刚石的石墨化温度由非静水压环境中的1000℃提高到准静水压环境中的1500℃以上。 展开更多
关键词 纳米金刚石 高温高压 石墨化 准静水压 非静水压
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非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解 被引量:7
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作者 卞跃威 夏才初 +1 位作者 肖维民 朱合华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期3455-3465,共11页
在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v... 在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1~11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。 展开更多
关键词 隧道工程 非静水压力场 应力释放 黏弹性解 斯蒂尔杰斯积分法 侧压系数
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基于统一强度理论的非静水压圆形隧道塑性区半径的脆塑性摄动解 被引量:5
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作者 张常光 李宗辉 +1 位作者 关港辉 孙松 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1994-2007,共14页
基于统一强度理论和弹-脆-塑性模型,综合考虑围岩强度的中间主应力效应和脆性软化,采用摄动法建立了非静水压圆形隧道塑性区半径的解析解,继而探讨所得解析解的适用范围,并与文献复变函数法、摄动法、数值模拟和总荷载不变法进行对比,... 基于统一强度理论和弹-脆-塑性模型,综合考虑围岩强度的中间主应力效应和脆性软化,采用摄动法建立了非静水压圆形隧道塑性区半径的解析解,继而探讨所得解析解的适用范围,并与文献复变函数法、摄动法、数值模拟和总荷载不变法进行对比,最后分析各因素对隧道塑性区形状和大小的影响规律.研究结果表明:所建立的圆形隧道塑性区半径摄动解析解为反映中间主应力效应不同程度的系列解答,可退化为理想弹塑性模型解答且得到文献中4种方法的正确性和合理性验证,适用于塑性区完全包围隧道的情况,对应的隧道塑性区为双轴对称的类椭圆,具有广泛的理论意义和工程应用价值;摄动参数对隧道类椭圆形塑性区的大小和长/短轴变化都有明显影响;隧道塑性区范围随中间主应力效应、围岩峰后强度参数的增加均显著减小,说明不考虑中间主应力效应的Mohr-Coulomb强度准则解答偏保守,弹-脆-塑性模型相比理想弹塑性模型更适合隧道塑性分析. 展开更多
关键词 隧道塑性区 非静水压力 摄动法 统一强度理论 脆性软化
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采用总荷载不变法的非静水压隧道摄动拓展解 被引量:1
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作者 张常光 李宗辉 +1 位作者 关港辉 孙松 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期71-82,共12页
为描述实际地应力场下隧道塑性区演化规律和支护设计原则,基于Mohr-Coulomb准则和弹-脆-塑性模型,采用总荷载不变法并引入弹性区应力摄动解,建立了非静水压力下圆形隧道水平轴和竖向轴处的塑性区半径方程,继而利用几何相似原理拓展至其... 为描述实际地应力场下隧道塑性区演化规律和支护设计原则,基于Mohr-Coulomb准则和弹-脆-塑性模型,采用总荷载不变法并引入弹性区应力摄动解,建立了非静水压力下圆形隧道水平轴和竖向轴处的塑性区半径方程,继而利用几何相似原理拓展至其他方位角处,并与文献总荷载不变法(以应力基尔希公式为基础)、Kastner法、复变函数法和实测数据进行对比,结合非关联流动法则推导塑性区位移解析解,探讨侧压力系数与脆性软化对隧道塑性区边界线、塑性区位移分布和围岩特征曲线的影响特性。结果表明:相比文献总荷载不变法和Kastner法,2阶摄动解作为非静水压圆形隧道的弹性区应力表达式更合理,且得到复变函数法的正确性验证;侧压力系数对隧道塑性区边界线的形状和范围均有明显影响,需针对具体方位角选择支护类型和尺寸以调控收敛约束交点处的支护压力与围岩稳定变形;隧道塑性区半径和洞壁位移随围岩峰后强度的降低而显著增加,宜使用弹-脆-塑性模型构建围岩特征曲线。 展开更多
关键词 隧道工程 非静水压力 总荷载不变法 摄动法 脆性软化
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非静水压巷道塑性区半径的复变函数实用解答与应用扩展 被引量:1
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作者 张常光 李宗辉 +2 位作者 孟祥忠 王晓轮 李天斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2438-2444,共7页
针对非静水压力作用下圆形巷道的非圆塑性区边界线求解,首先通过类比提出围岩弹性区应力的简洁复变函数,基于理想弹-塑性模型和Mohr-Coulomb准则并利用围岩弹塑性交界线处的应力连续条件,建立了巷道塑性区半径的复变函数实用解答,其次... 针对非静水压力作用下圆形巷道的非圆塑性区边界线求解,首先通过类比提出围岩弹性区应力的简洁复变函数,基于理想弹-塑性模型和Mohr-Coulomb准则并利用围岩弹塑性交界线处的应力连续条件,建立了巷道塑性区半径的复变函数实用解答,其次采用弹-脆-塑性模型和统一强度理论以考虑围岩强度的峰后脆性下降与中间主应力效应,推导了巷道塑性区半径的复变函数扩展解答,最后给出所得解答的适用条件,并与文献理论解答和实测结果进行对比。研究结果表明:所得复变函数实用解答具有显式解析表达和易于计算分析等优点,其正确性与精度得到文献摄动解和高精度复变函数解的充分性验证;所得扩展解答保留了原实用解答的所有优点,能合理描述围岩强度的峰后脆性下降与中间主应力效应而工程应用前景广阔,与深埋巷道实测松动圈吻合良好。 展开更多
关键词 非静水压力 巷道塑性区半径 复变函数 峰后脆性 中间主应力效应
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非静水压条件下深部岩石能量耗散规律及破坏特征试验研究 被引量:1
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作者 方士正 杨仁树 +2 位作者 李炜煜 李永亮 陈骏 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期83-96,共14页
深部岩石常处于非静水压初始应力场,岩石所处应力状态的不同导致其对动态荷载的响应有所差异,为研究非静水压及动载耦合作用下岩石的动力学行为,利用分离式霍普金森杆试验系统,开展多种初始应力组合下的岩石动态压缩试验,分析不同非静... 深部岩石常处于非静水压初始应力场,岩石所处应力状态的不同导致其对动态荷载的响应有所差异,为研究非静水压及动载耦合作用下岩石的动力学行为,利用分离式霍普金森杆试验系统,开展多种初始应力组合下的岩石动态压缩试验,分析不同非静水压条件对岩石能量耗散及破坏规律的影响规律。通过试验结果发现,轴压和围压均对岩石动态强度产生显著影响,以8 MPa时为临界点,岩石动态强度随着轴压提升呈先增加后减小的趋势,但岩石动态强度随着围压的增加持续增大;岩石耗散能随着轴压的增加逐渐减小,但随围压变化趋势较为复杂,在轴压较低时,耗散能随着围压的增加而减小,在轴压较高时,耗散能随围压提升表现出先增加后减小的特征。根据试样的表观及内部破坏形态,结合分形理论及CT扫描技术,分析不同非静水压力条件下岩石的破坏模式发现,岩石表观裂纹与轴围压比存在显著关联,当轴围压比较低时,岩石侧面及端面裂纹较少,随着轴围压比的提高,岩石表观裂纹明显增加。通过对岩石扫描后横向及纵向切片分析发现,岩石内部同时存在环向和径向裂纹,且岩石破坏由贯穿型剪切裂纹控制。同时可以发现,非静水压条件下岩石的破坏可分为中心圆台形岩块和周边破碎岩块2部分,当轴压增加时岩石的破坏程度加剧,而围压的提升则使得岩石破坏程度降低。 展开更多
关键词 深部开采 非静水压 岩石破坏 SHPB 能量耗散 破坏特征
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非静水压强下固体分子氢的结构与电子性质演化
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作者 宋贤齐 刘畅 +2 位作者 刘子恺 王建云 李全 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期9-18,共10页
固体氢金属化所需的压强超过400 GPa,这种超高压条件给固体氢的实验制备和表征带来了极大的挑战。为此,利用第一性原理计算方法,系统研究了固体分子氢在非静水压强下的结构和物性演化。研究发现,在非静水高压条件下,固体分子氢具有良好... 固体氢金属化所需的压强超过400 GPa,这种超高压条件给固体氢的实验制备和表征带来了极大的挑战。为此,利用第一性原理计算方法,系统研究了固体分子氢在非静水压强下的结构和物性演化。研究发现,在非静水高压条件下,固体分子氢具有良好的结构稳定性。非静水压条件将导致固体氢晶格的对称性破缺和电荷的重新分布,使固体分子氢在较低压强下(如压强低于300 GPa)转变为金属和超导体。据此提出了引入各向异性非静水压环境从而在较低压强下获得金属氢和高温超导氢的新思路。 展开更多
关键词 非静水压 金属氢 超导体 第一性原理计算
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非静水压条件下铁从α到ε结构相变的第一性原理计算 被引量:2
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作者 卢志鹏 祝文军 +2 位作者 刘绍军 卢铁城 陈向荣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期2083-2089,共7页
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了三轴加载的非静水压力和静水压力对铁从体心立方结构(bcc,α相)到六角密排结构(hcp,ε相)相变压力和磁性的影响,结果发现:在0—18GPa压力范围内,相对静水压力条件,随着压力的升高,bcc结构... 采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了三轴加载的非静水压力和静水压力对铁从体心立方结构(bcc,α相)到六角密排结构(hcp,ε相)相变压力和磁性的影响,结果发现:在0—18GPa压力范围内,相对静水压力条件,随着压力的升高,bcc结构的原子磁矩在非静水压力下降低得更快;在非静水压力下,相变更容易发生,相变压力随着非静水压力程度的增加而降低;并且对非静水压力对相变压力影响的物理机理进行了讨论. 展开更多
关键词 相变 非静水压力 第一性原理
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基于Keller-Box格式的三维非静压水动力学模型 被引量:2
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作者 郭晓明 田治宗 +1 位作者 李书霞 邓宇 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期29-33,共5页
将欧拉方程中的压强分为静压和动压,对水平动压梯度项以外的其他项进行σ坐标变换.动压变量布置在网格上下表面中心,并采用Keller-box格式离散垂向动量方程.将包含未知动压变量的流速分量代入仅在垂向进行σ坐标变换的连续方程,得到关... 将欧拉方程中的压强分为静压和动压,对水平动压梯度项以外的其他项进行σ坐标变换.动压变量布置在网格上下表面中心,并采用Keller-box格式离散垂向动量方程.将包含未知动压变量的流速分量代入仅在垂向进行σ坐标变换的连续方程,得到关于动压的泊松方程并采用稳定双共轭梯度法求解,建立了一种非静压三维水动力学模型,并利用正弦波在潜堤上的传播实验进行了验证.结果表明:本模型严格满足自由水面处的零动压边界条件,当波幅与水深之比不超过0.1时,在垂向仅采用两层就精确模拟出水流运动. 展开更多
关键词 水动力学 三维 非静压 模拟 正弦波 Keller-box 潜堤
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模拟黏性波二维格子Boltzmann方法的改进 被引量:2
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作者 赵庄明 黄平 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2013年第2期211-217,共7页
运动学边界条件格子Boltzmann模型(Lattice Boltzmann Equation-Kinematic Boundary Condition,LBE-KBC)中对于流体静压梯度项的处理很容易导致非物理振荡。该文改进了LBE-KBC方法,将流体静压梯度项整合到格子Boltzmann方法的平衡分布... 运动学边界条件格子Boltzmann模型(Lattice Boltzmann Equation-Kinematic Boundary Condition,LBE-KBC)中对于流体静压梯度项的处理很容易导致非物理振荡。该文改进了LBE-KBC方法,将流体静压梯度项整合到格子Boltzmann方法的平衡分布函数中,从而从根源上消除了模式的非物理振荡。通过理论分析表明,改进模式的平衡分布函数所导致的误差为二阶小量,可作忽略。通过黏性驻波模拟,结果显示改进模式的精度与原LBE-KBC方法基本一致;通过波沿潜堤的传播模拟,结果显示改进模式能够成功再现波的浅水作用、非线性和衰减现象,具有一定的实用性。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN 运动学边界条件 自由表面 黏性波 非静压
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Vertical two-dimensional non-hydrostatic pressure model with single layer
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作者 康玲 郭晓明 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2013年第6期721-730,共10页
The vertical two-dimensional non-hydrostatic pressure models with multiple layers can make prediction more accurate than those obtained by the hydrostatic pres- sure assumption. However, they are time-consuming and un... The vertical two-dimensional non-hydrostatic pressure models with multiple layers can make prediction more accurate than those obtained by the hydrostatic pres- sure assumption. However, they are time-consuming and unstable, which makes them unsuitable for wider application. In this study, an efficient model with a single layer is developed. Decomposing the pressure into the hydrostatic and dynamic components and integrating the x-momentum equation from the bottom to the free surface can yield a horizontal momentum equation, in which the terms relevant to the dynamic pressure are discretized semi-implicitly. The convective terms in the vertical momentum equation are ignored, and the rest of the equation is approximated with the Keller-box scheme. The velocities expressed as the unknown dynamic pressure are substituted into the continuity equation, resulting in a tri-diagonal linear system solved by the Thomas algorithm. The validation of solitary and sinusoidal waves indicates that the present model can provide comparable results to the models with multiple layers but at much lower computation cost. 展开更多
关键词 vertical two-dimensional model non-hydrostatic pressure single layer Thomas algorithm WAVE
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非静水压下HMX炸药晶体的高压相变
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作者 随志磊 代如成 +2 位作者 王中平 郑贤旭 张增明 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期15-22,共8页
HMX是一种性能优良的高能炸药,在武器工业中广泛使用。目前,HMX在高压下特别是非静水压下的相变规律仍存在争议。为此,采用不同的传压介质,开展了非静水压下HMX晶体的高压拉曼实验研究。结果表明,HMX晶体分别在4.9、13.9和17.5 GPa发生... HMX是一种性能优良的高能炸药,在武器工业中广泛使用。目前,HMX在高压下特别是非静水压下的相变规律仍存在争议。为此,采用不同的传压介质,开展了非静水压下HMX晶体的高压拉曼实验研究。结果表明,HMX晶体分别在4.9、13.9和17.5 GPa发生了结构相变。在13.9 GPa下,HMX开始发生相Ⅱ→相Ⅲ的相变,并在一定的压力范围内两相共存;当压力为17.5 GPa时,出现另一个新相(相Ⅳ),在17.5~23.6 GPa的压力范围内出现相Ⅱ、相Ⅲ和相Ⅳ三相共存现象。HMX晶体在非静水压下的相变路径与准静水压下的相变路径完全不同,非静水压环境下的压力梯度是造成该差异的原因。 展开更多
关键词 HMX晶体 拉曼光谱 相变 非静水压
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模拟黏性波的三维格子Boltzmann方法 被引量:1
15
作者 赵庄明 黄平 陈莉苹 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2013年第6期708-716,共9页
该文在垂向二维运动学边界条件格子Boltzmann模型(Lattice Boltzmann Equation-Kinematic Boundary Condition,LBE-KBC)基础上,构建了三维LBE-KBC方法模拟黏性波,并提出相应的三维自由表面边界处理方法。黏性驻波模拟结果显示:三维LBE-... 该文在垂向二维运动学边界条件格子Boltzmann模型(Lattice Boltzmann Equation-Kinematic Boundary Condition,LBE-KBC)基础上,构建了三维LBE-KBC方法模拟黏性波,并提出相应的三维自由表面边界处理方法。黏性驻波模拟结果显示:三维LBE-KBC方法与垂向二维LBE-KBC方法基本处在同一精度水平上;波沿半圆斜坡的传播模拟结果显示模型能够准确地再现波的非线性效应、浅水作用和衍射等现象。 展开更多
关键词 格子Boltzmann运动学边界条件 自由表面 黏性波 非静压
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巷道围岩蝶形塑性区蝶叶方向性形成机制及工程应用 被引量:14
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作者 李季 强旭博 +2 位作者 马念杰 张荣光 李博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2838-2852,共15页
针对经典巷道矿压理论在进行深部巷道矿压分析时适用性不强的问题,以非等压条件下圆孔周围塑性区边界方程及蝶形破坏理论为基础,理论推导出非静水压力场条件下圆形巷道围岩主应力方向偏转角度与塑性区边界上一点的极坐标角度的余弦四次... 针对经典巷道矿压理论在进行深部巷道矿压分析时适用性不强的问题,以非等压条件下圆孔周围塑性区边界方程及蝶形破坏理论为基础,理论推导出非静水压力场条件下圆形巷道围岩主应力方向偏转角度与塑性区边界上一点的极坐标角度的余弦四次隐性方程。基于此隐性方程,采用理论分析、数值模拟和现场试验等综合研究方法,研究了巷道蝶形塑性区分布特征随围岩主应力方向偏转的演化规律,揭示了巷道蝶形塑性区蝶叶方向性的形成机制,并对不同巷道断面形状(圆形、矩形、拱形)、围岩力学参数(软岩、中硬岩、硬岩)以及层状顶板结构(下软上硬型、下硬上软型、软弱夹层型、坚硬夹层型)条件下围岩蝶形塑性区蝶叶方向性的适用性进行了分析;在此基础之上,探讨了蝶叶方向性与围岩变形破坏特征的关系,并对赵固二矿回采工作面运输巷围岩非对称变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:蝶形塑性区蝶叶会随主应力方向的偏转而发生偏转,且两者的偏转角度基本相等;同时,巷道断面形状、围岩力学参数以及层状岩层顶板结构均对蝶叶方向性无显著影响,蝶叶方向性具有普适性;受蝶叶方向性的影响,巷道蝶形塑性区的分布特征与围岩变形破坏形态具有一致性,导致蝶形塑性区蝶叶位置的围岩变形破坏相对其他位置严重,造成巷道呈现非均匀变形破坏特征,工作面运输巷围岩现场探测破坏形态与数值模拟塑性区形态基本吻合。 展开更多
关键词 蝶形塑性区 巷道 非静水压力场 应力方向 围岩稳定性
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三向非等压应力场下围岩主应力差与塑性区分布关系研究 被引量:1
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作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 韩洲 陈子晗 韦晟杰 刘勤裕 程文聪 吴双 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期291-306,共16页
首先,以弹性理论为基础推导出考虑巷道轴向应力影响的主应力差解析式,通过变化水平侧压比、轴向侧压比研究完全弹性条件时不同应力场下主应力差分布形态演化规律。其次,推导出考虑轴向应力作用的围岩塑性区近似解,研究不同应力环境下围... 首先,以弹性理论为基础推导出考虑巷道轴向应力影响的主应力差解析式,通过变化水平侧压比、轴向侧压比研究完全弹性条件时不同应力场下主应力差分布形态演化规律。其次,推导出考虑轴向应力作用的围岩塑性区近似解,研究不同应力环境下围岩的塑性区形态演化规律。最后,对比分析主应力差及塑性区形态特征,研究二者分布形态的对应关系,并通过数值模拟验证理论分析的正确性。研究结果表明:在弹性理论下,三向应力场条件的主应力差值分布会呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态的演化规律;在考虑巷道塑性破坏的情况下,主应力差值在σx、σz较小一侧形成峰值壳,在较大一侧形成卸压壳。在不同水平侧压比及轴向侧压比情况下,围岩塑性区形态会呈现圆形—椭圆形、椭圆形—蝶形、蝶形恶性扩展3个阶段的演化过程。巷道主应力差的分布形态在一定程度上可以反映塑性区形态,主应力差和塑性区在相同应力条件下的形态特征具有逐一对应关系,且二者形态在很大程度上由水平侧压比决定,轴向侧压比对塑性区形态影响较小。160206回风巷在偏转式主应力差集中区形成非对称异化特征。本文基于分析及现场破坏情况提出的联合协同支护技术在现场应用效果较好。 展开更多
关键词 主应力差 轴向应力 巷道塑性区 非静水压力场 围岩控制
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非静压假定的σ坐标下垂向二维浅水模型的应用研究 被引量:4
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作者 吴修广 沈永明 +2 位作者 王敏 郑永红 杨志峰 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期93-97,112,共6页
本文采用σ坐标下的垂向二维自由表面流动的k -ε双方程湍流数学模型 ,加入动水压力项 ,采用有限体积法来离散 ,求解模型时利用SIMPLE算法。本模型通过带有槽沟的明渠水流资料进行验证 ,计算结果与实测结果吻合较好 ,在预测底部有潜堤... 本文采用σ坐标下的垂向二维自由表面流动的k -ε双方程湍流数学模型 ,加入动水压力项 ,采用有限体积法来离散 ,求解模型时利用SIMPLE算法。本模型通过带有槽沟的明渠水流资料进行验证 ,计算结果与实测结果吻合较好 ,在预测底部有潜堤明渠水流时 ,计算出潜堤后面有明显的回流。 展开更多
关键词 环境水力学 非静压假定 自由表面流动 SIMPLE算法 δ坐标
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