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含天然硬性结构面大理岩破裂过程与机制研究 被引量：13
1
作者 苏方声 潘鹏志 +2 位作者 高要辉 冯夏庭 刘畅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期611-620,共10页
以2种不同矿物含量的天然硬性结构面大理岩为研究对象,采用数字图像相关方法实时跟踪整个破坏过程中岩石表面的变形场演化,研究单轴压缩条件下大理岩试样中天然硬性结构面的起裂、扩展和贯通直至破坏的整个过程,结合电镜扫描技术,系统... 以2种不同矿物含量的天然硬性结构面大理岩为研究对象,采用数字图像相关方法实时跟踪整个破坏过程中岩石表面的变形场演化,研究单轴压缩条件下大理岩试样中天然硬性结构面的起裂、扩展和贯通直至破坏的整个过程,结合电镜扫描技术,系统探讨其变形与强度特征以及硬岩破坏的硬性结构面控制效应。结果表明:结构面的矿物成分含量影响着岩石的整体力学性质,当结构面与母岩矿物成分含量相差较大时,试样整体强度降低且变形相对较小;而当结构面与母岩矿物含量接近时,硬性结构面的产状对大理岩破裂过程起控制作用,且并非所有的硬性结构面都会对大理岩的变形破坏产生影响;采用位移场和应变场演化相结合,可以更好的描述加载全程硬性结构面从弱非连续到强非连续的变形破坏过程;大部分岩样在加载初期,其变形场并没有由于硬性结构面的存在而产生明显的位移非连续特征,硬性结构面在破坏前变形较小,破坏在短时间内发生,造成能量急剧释放,该研究有助于解释硬性结构面控制型岩爆发生的力学机制。 展开更多
关键词 岩石力学 数字图像相关方法 天然硬性结构面 破裂过程 破裂类型 变形局部化带
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压力水浸泡下煤岩抗拉特性试验研究 被引量：3
2
作者 尹大伟 丁屹松 +3 位作者 汪锋 江宁 谭毅 李宗蓄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3178-3191,共14页
基于自主研发的煤岩压力水浸泡试验装置,结合扫描电子显微镜和XTDIC三维全场应变测量系统,开展干燥及0,3和5 MPa压力水浸泡下(浸泡时长为10 d)4组煤样的巴西劈裂试验,研究压力水浸泡下煤岩抗拉特性。结果表明:随着浸水压力增大,煤样单... 基于自主研发的煤岩压力水浸泡试验装置,结合扫描电子显微镜和XTDIC三维全场应变测量系统,开展干燥及0,3和5 MPa压力水浸泡下(浸泡时长为10 d)4组煤样的巴西劈裂试验,研究压力水浸泡下煤岩抗拉特性。结果表明:随着浸水压力增大,煤样单轴抗拉强度和峰后轴向应力递减率均逐渐降低,同时煤样塑性破坏增强。加载初期,煤样最大主应变场分布几乎无规律可循,随着浸水压力增大,煤样应变等势线逐渐密集;煤样首先在原生宏观裂纹处产生应力集中,形成变形局部化带,随着轴向应力加载至应力峰值,煤样中部生成宏观主控裂纹,应变等势线梯度增大,并逐渐向主控宏观拉伸裂纹变形局部化带区域收缩靠拢;同时,煤样变形局部化带位移错动量演化与局部化带发育、扩展与贯通有关,应力峰值处变形局部化带位移错动量随着浸水压力增大而增大。浸水压力的增大加剧水-煤岩作用,破坏煤样初始储能结构,其峰前能量储存能力逐渐减小,对应至试验机加载到煤样上的机械能呈递减趋势,与干燥煤样相比,0,3和5MPa压力水浸泡下平均机械能分别减小了29.93%,44.90%和57.14%。随着浸水压力增大,煤样破裂断口形貌由相对平整向“蜂窝”状转变,测得其平均孔隙率、孔隙最大面积和概率熵逐渐增大,说明煤样内部损伤加剧,进而导致其单轴抗拉强度减小,抗拉特性劣化效应增强。上述研究成果对煤矿防隔水煤(岩)柱合理留设及其稳定性保障等具有重要的意义。 展开更多
关键词 岩石力学 水-煤岩作用 抗拉特性 变形局部化带 应变等势线 概率熵
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岩-煤组合体试样变形场与能量演化特征试验研究 被引量：5
3
作者 孔凯 尹大伟 +5 位作者 张虎 朱海峰 李法鑫 孙德全 张士川 王沉 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期30-39,共10页
采用数字散斑应变测量系统进行灰岩-煤组合体试样单轴压缩变形破坏演化试验,分析组合体试样变形局部化带和能量演化特征,揭示其渐进破坏机制。组合体试样变形局部化带演化主要与其内部原生裂纹起裂、扩展有关,变形局部化带首先出现在原... 采用数字散斑应变测量系统进行灰岩-煤组合体试样单轴压缩变形破坏演化试验,分析组合体试样变形局部化带和能量演化特征,揭示其渐进破坏机制。组合体试样变形局部化带演化主要与其内部原生裂纹起裂、扩展有关,变形局部化带首先出现在原生裂纹区域,沿最大主应力方向发育扩展,煤样内变形局部化带发育扩展相对较快,变形局部化带交汇、贯通导致组合体试样整体破坏失稳。变形局部化带位移错动量演化主要经历微变化、线性缓慢增长、非线性加速增长3个阶段,与轴向应力变化基本相对应,峰后变形局部化带快速扩展贯通,位移错动量非线性加速增长。外界输入能量主要被煤样变形破坏所消耗,煤样首先发生渐进破坏而释放能量,交界面处灰岩、煤样由协同变形转为非协同变形;煤样破坏诱发灰岩回弹变形并释放弹性能,部分弹性能作用于煤样而加剧其破坏,煤样发生拉-剪混合破坏;煤样内裂纹扩展传播至灰岩内,并与灰岩内裂纹贯通,导致其拉伸破坏。 展开更多
关键词 岩-煤组合体 数字散斑 变形场 变形局部化带 弹性变形能
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水压-氯盐侵蚀耦合作用下膏体充填材料力学性能实验研究
4
作者 李宗蓄 尹大伟 +2 位作者 柳慧敏 谭毅 李学龙 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期1574-1591,共18页
在膏体充填开采中,煤矸石-粉煤灰胶结充填材料(CGFB)可有效控制地表沉降。CGFB在被注入采空区后会受到水压影响和氯离子侵蚀。因此,研究水压和氯离子侵蚀对CGFB性能的影响对于实现有效的绿色开采至关重要。将CGFB试样在0、0.5、1.5或3.0... 在膏体充填开采中,煤矸石-粉煤灰胶结充填材料(CGFB)可有效控制地表沉降。CGFB在被注入采空区后会受到水压影响和氯离子侵蚀。因此,研究水压和氯离子侵蚀对CGFB性能的影响对于实现有效的绿色开采至关重要。将CGFB试样在0、0.5、1.5或3.0 MPa的氯化钠溶液中浸泡15天,通过单轴压缩试验、声发射信号监测、数字散斑应变测量、扫描电子显微镜和X射线衍射研究了试样的力学性能和劣化机理。结果表明,随着浸泡压力的增加,试样单轴抗压强度先增大后减小。当浸泡压力从0 MPa增加到1.5 MPa时,平均单轴抗压强度增加了43.5%。当浸泡压力从1.5 MPa增加到3.0 MPa时,平均单轴抗压强度下降18.9%。此外,水压会促进氯离子进入CGFB内部并产生弗里德尔盐。较高的水压-氯盐耦合作用增加了CGFB的孔隙率,与0 MPa样品相比,3.0 MPa样品的孔隙率增加8.2%。高水压作用下,膏体充填体内部孔隙裂纹发育贯通,力学性能劣化,其密实度与抗压强度下降。 展开更多
关键词 水压 氯盐侵蚀 煤矸石-粉煤灰充填 变形局部化带 声发射信号 细观形貌
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