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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
1
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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冲击载荷作用下孔洞花岗岩的应变演化及破坏特征 被引量：6
2
作者 周子龙 孙景楠 +1 位作者 王海泉 郭懿德 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期681-692,共12页
为研究不同孔洞数量和排列方式的孔洞岩石在冲击载荷下的应变演化及破坏特征,对含有单一孔洞、水平双孔洞、垂直双孔洞、水平3孔洞和垂直3孔洞的5种花岗岩试样进行落锤冲击试验,借助高速摄像仪和数字散斑技术(DIC)对各试样表面的应变演... 为研究不同孔洞数量和排列方式的孔洞岩石在冲击载荷下的应变演化及破坏特征,对含有单一孔洞、水平双孔洞、垂直双孔洞、水平3孔洞和垂直3孔洞的5种花岗岩试样进行落锤冲击试验,借助高速摄像仪和数字散斑技术(DIC)对各试样表面的应变演化和裂纹扩展进行记录和分析。研究结果表明:垂直孔洞试样的冲击响应力峰值随孔洞数量的增加而减小;试样表面的高应变集中区有一个渐进移动和演化的过程,且高应变集中区在移动至孔洞之前和穿过孔洞之后其形状均为椭圆状,在经过孔洞时形状变为狭窄的长条状;垂直孔洞试样比水平孔洞试样的高应变集中区为长条状的时间长;孔洞周围的平均应变演化受孔洞数量和排列方式的影响显著,且水平孔洞试样比垂直孔洞试样中孔洞周围的最大平均应变出现的时间晚;5种类型试样的破坏裂纹以轴向拉伸裂纹为主,所有试样均表现为明显的劈裂破坏;垂直孔洞试样的破坏形态复杂,局部的剪切裂纹和拉伸−剪切混合裂纹作用位置受孔洞数量影响;与垂直孔洞试样相比,水平孔洞试样的最终破坏形态简单且裂纹类型不受孔洞数量影响。 展开更多
关键词 孔洞岩石 落锤试验 冲击载荷 数字散斑 应变演化 破坏特征
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循环冲击荷载下含孔洞岩石损伤特性与能量耗散分析 被引量：14
3
作者 戴兵 罗鑫尧 +2 位作者 单启伟 陈英 刘永 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期69-77,共9页
为探究隧道工程开挖过程中外部荷载对隧道围岩多重扰动的影响,采用霍普金森压杆(SHPB)装置进行不同冲击荷载(0.6、0.7、0.8 MPa)和冲击方式(等幅与不等幅冲击气压)下的循环冲击试验,以此分析冲击载荷作用下含孔洞岩石试件的动力学特性... 为探究隧道工程开挖过程中外部荷载对隧道围岩多重扰动的影响,采用霍普金森压杆(SHPB)装置进行不同冲击荷载(0.6、0.7、0.8 MPa)和冲击方式(等幅与不等幅冲击气压)下的循环冲击试验,以此分析冲击载荷作用下含孔洞岩石试件的动力学特性、损伤特征、能量耗散和破坏形态。结果表明:基于一维应力波理论和界面连续条件得到适用于含竖向孔洞岩石试件计算的改良损伤计算公式;竖向孔洞的存在会影响岩石应力-应变曲线的变化趋势,并在经历数次冲击后尤为显著;花岗岩损伤积累随平均应变率增大呈幂函数增长,且随冲击荷载的增加呈现良好的规律性;积累比能量吸收值随循环冲击的进行逐渐增大,且试件的破坏模式经历了横向拉伸破坏、横向拉伸-轴向劈裂组合形式、轴向劈裂破坏的转变。 展开更多
关键词 循环冲击 含孔洞岩石 能量耗散 损伤特征 等幅与不等幅 损伤积累
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围压对含孔洞岩石力学响应与破坏特征影响数值模拟研究
4
作者 孙小磊 《公路与汽运》 2024年第3期138-142,共5页
为探究围压对含孔洞岩石力学响应与破坏特征的影响,采用离散元颗粒流程序PFC^(2D)建立完整、含圆孔、含方孔岩石数值模型,分别在单轴和4种围压条件下对3种岩石进行压缩试验,对不同加载状态下岩石的破坏模式、微观裂纹演化规律及抗压强... 为探究围压对含孔洞岩石力学响应与破坏特征的影响,采用离散元颗粒流程序PFC^(2D)建立完整、含圆孔、含方孔岩石数值模型,分别在单轴和4种围压条件下对3种岩石进行压缩试验,对不同加载状态下岩石的破坏模式、微观裂纹演化规律及抗压强度进行分析。结果表明,与完整试样相比,含孔洞岩石的抗压强度显著下降,含方孔试样的下降幅度比含圆孔试样略高;随着围压的上升,岩石的抗压强度升高,应力集中区向孔洞两侧迁移,且含孔洞岩石内部出现的岩石颗粒飞射现象愈发明显,表现出典型的岩爆特征;试样抗压强度随围压上升的增长幅度为完整试样>含圆孔试样>含方孔试样。 展开更多
关键词 隧道 含孔洞岩石 抗压强度 裂纹 围压
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冲击动载下含孔洞岩石的力学特性及破裂机制
5
作者 吴浩 凡奥奇 +3 位作者 贾永胜 王孟来 李树建 张斌 《爆破》 CSCD 北大核心 2023年第4期1-12,共12页
硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害,研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为,将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题,采用50 mm杆径的改进型... 硬岩矿山巷道在机械冲击凿岩和炸药爆破的动力扰动作用下极易发生冒顶片帮和岩爆等动力灾害,研究巷道变形破坏机理的动载效应意义重大。为了弄清动力扰动下巷道围岩的力学行为,将硬岩巷道简化为岩石力学孔口问题,采用50 mm杆径的改进型霍普金森压杆实验系统对系列含孔洞板状砂岩进行了冲击加载实验,探索孔洞尺寸和形状对岩石动态力学参数、破坏模式及能量耗散特征的影响。研究结果表明:孔洞的存在对岩石的动态强度、动态弹性模量和峰值应变均具有显著的弱化作用。随着孔洞尺寸的增大,岩石动态力学特性参数显著降低;不同孔洞形状中,方形孔洞试样的动态强度和峰值应变最大,紧接着是马蹄形孔洞和圆形孔洞试样,而它们的弹性模量大小呈现相反的结论。岩石破坏形态方面,冲击作用下完整岩石和孔洞岩石分别发生劈裂拉伸破坏和拉剪破坏。另外,马蹄形孔洞试样能耗密度和分形维数同比最大,分别为1.94 J/cm^(3)和2.11 J/cm^(3),表明其破坏过程最为剧烈,而圆形和方形孔洞试样的破碎块度相差不大。该研究成果科学揭示了硬岩巷道围岩破裂特征,为硬岩巷道支护设计和岩石灾变防治奠定了重要理论基础。 展开更多
关键词 冲击加载 含孔洞岩石 动态力学特性 破坏模式 能量耗散 分形维数
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扰动荷载下单孔大理岩蠕变特性试验研究 被引量：4
6
作者 徐俊 祝方才 谭园辉 《湖南工业大学学报》 2018年第1期36-43,共8页
以冬瓜山-790 m的地下隔离矿柱回采为工程背景,进行了室内扰动蠕变试验,分析不同轴压及扰动荷载下含孔洞大理岩的蠕变特性。试验结果表明:含孔洞大理岩的单轴蠕变先后经过蠕变衰减阶段、蠕变等速阶段和蠕变加速阶段;每次扰动岩石都会产... 以冬瓜山-790 m的地下隔离矿柱回采为工程背景,进行了室内扰动蠕变试验,分析不同轴压及扰动荷载下含孔洞大理岩的蠕变特性。试验结果表明:含孔洞大理岩的单轴蠕变先后经过蠕变衰减阶段、蠕变等速阶段和蠕变加速阶段;每次扰动岩石都会产生应变突变值,且其随应力水平的增大而增大,对于含同样大小孔洞的大理岩,扰动荷载的大小对岩石蠕变特性有重大影响,扰动荷载越大,蠕变产生的瞬时应变突变值也越大,岩石被破坏的速度越快;对于含孔洞直径越大的大理岩,扰动荷载对蠕变变形的影响也越大。最后,通过蠕变本构模型及确定Burgers扰动蠕变模型的参数等方法进行了蠕变理论分析,所得理论分析结果与试验结果具有较好的拟合度。 展开更多
关键词 蠕变特性 含孔洞岩石 扰动荷载 蠕变本构模型
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含孔洞加锚岩石力学特性及裂纹扩展规律 被引量：10
7
作者 腾俊洋 唐建新 李欣怡 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期87-103,共17页
为研究含孔洞加锚岩石的力学特性和裂纹扩展规律,采用相似材料制作包含7种支护情况、0°和90°两种层理的含孔洞加锚试件,在MTS815岩石力学试验系统上进行单轴压缩试验,试验后对破裂试件进行CT扫描,分析试件不同部位裂纹分布规... 为研究含孔洞加锚岩石的力学特性和裂纹扩展规律,采用相似材料制作包含7种支护情况、0°和90°两种层理的含孔洞加锚试件,在MTS815岩石力学试验系统上进行单轴压缩试验,试验后对破裂试件进行CT扫描,分析试件不同部位裂纹分布规律。结果表明,支护结构显著提高了含孔试件的强度值,但不同支护结构的提升效果不同,以锚杆的作用最为显著,混凝土和钢拱架层效果则不太明显。层理不同,支护结构对试件的强度提升效果也不同,支护结构对90°层理试件的围岩强度提升效果要好于0°层理试件。结合试验结果和理论解析解公式发现,锚杆对岩体的锚固作用主要是通过改变锚固区域围岩应力状态和改善围岩力学参数来实现的,而混凝土和钢拱架则可以为孔洞提供支撑压力,有效防止孔洞的剥落、片帮等破坏,有利于维持孔洞的完整性。另外,对破坏后的试件CT扫描断面进行分析,发现锚杆对岩体的锚固作用使岩体一定范围内形成锚固区,锚固区对试件中的裂纹发展具有弱化、止裂和改变其传播路径等作用。 展开更多
关键词 岩石力学 孔洞加锚岩石 强度特征 锚固效应 裂纹扩展
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双向压缩下含孔洞和加固圈的类岩石材料强度特性实验 被引量：1
8
作者 李阳 赵延林 +2 位作者 程建超 常乐 谭涛 《矿业工程研究》 2020年第2期1-7,共7页
利用RYL-600微机控制岩石剪切流变仪进行不同侧压下双向压缩试验,对含孔洞类岩石结构进行力学分析.试验结果表明:(1)试件在双向压缩条件下全应力-应变曲线分4个阶段:试件内部孔隙的闭合阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力迅速下跌... 利用RYL-600微机控制岩石剪切流变仪进行不同侧压下双向压缩试验,对含孔洞类岩石结构进行力学分析.试验结果表明:(1)试件在双向压缩条件下全应力-应变曲线分4个阶段:试件内部孔隙的闭合阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、应力迅速下跌阶段;(2)在双向压缩下,试件的全应力-应变曲线表现出塑性-弹性-塑性体的性质,曲线大致呈S型;(3)在双向压缩下,同侧压下加固圈对试件的峰值强度有着较为明显的积极影响,同加固圈厚度不同侧压下试件的峰值强度会随着侧压的升高而升高;(4)同加固圈厚度下试件的峰值应变随侧压的增大而增大.同侧压下试件的峰值应变也随加固圈厚度的增大而增大. 展开更多
关键词 双向压缩 含孔洞类岩石 应力应变曲线 峰值强度 峰值应变
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