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硬脆性泥页岩水化裂缝发展的CT成像与机理 被引量：76
1
作者 石秉忠 夏柏如 +1 位作者 林永学 徐江 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期137-142,共6页
硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题是一个十分复杂的难题。外来流体侵入后,岩石内部将会产生一系列的微观物理化学变化而影响地层的稳定性。采用CT成像技术,微观揭示硬脆性泥页岩水化过程中裂缝的发展规律及其对岩石的破坏,并结合扫描电镜... 硬脆性泥页岩地层井壁失稳问题是一个十分复杂的难题。外来流体侵入后,岩石内部将会产生一系列的微观物理化学变化而影响地层的稳定性。采用CT成像技术,微观揭示硬脆性泥页岩水化过程中裂缝的发展规律及其对岩石的破坏,并结合扫描电镜等测试手段,分析其机理和对井壁失稳的影响,进而制定出井壁稳定技术对策,为硬脆性泥页岩井壁稳定性研究提供一种新的思路。结果表明,硬脆性泥页岩具有较显著的毛细管效应,岩石矿物颗粒间微孔缝自吸水后产生较强的水化作用,促使次生微裂纹的产生、扩展与连通,微裂纹不断发展成裂缝直至贯通,岩石发生宏观破坏。自吸水化产生次生裂缝破坏是硬脆性泥页岩地层井壁失稳的主要原因之一。强化封堵、控制滤失量和降低滤液表面张力是防止硬脆性泥页岩地层自吸水化破坏的有效措施。 展开更多
关键词 硬脆性泥页岩 毛细管效应 自吸水化 裂缝演变 CT成像技术
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单轴压缩下基于全局应变场分析的岩石裂纹扩展及其损伤演化特性研究 被引量：63
2
作者 赵程 田加深 +2 位作者 松田浩 赵春风 鲍冲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期763-769,共7页
采用自主开发的图像分析软件结合数字图像相关技术对含预制单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的变形破坏特性进行试验研究。基于试件全局应变场角度,从细观层次量化分析、总结裂纹起裂、扩展的规律及岩石变形损伤演化特征。并采用断裂分... 采用自主开发的图像分析软件结合数字图像相关技术对含预制单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的变形破坏特性进行试验研究。基于试件全局应变场角度,从细观层次量化分析、总结裂纹起裂、扩展的规律及岩石变形损伤演化特征。并采用断裂分析软件FRANC2D/L对相似模型进行数值模拟,分析在加载全程不同阶段的裂纹扩展路径及其应力场分布特征。结合试验与数值研究结果,细致地探讨裂隙岩石的细观力学机制与宏观力学响应之间的内在联系,该研究有助于提升人们对节理岩体工程灾变机制的认识。 展开更多
关键词 岩石力学 类岩石材料 裂纹扩展 全局应变场 损伤演化 数字图像 数值模拟
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单轴加载条件下花岗岩声发射及波传播特性研究 被引量：40
3
作者 张国凯 李海波 +3 位作者 夏祥 陈秋宇 刘景森 黄正红 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1133-1144,共12页
采用声波、声发射一体化装置,研究单轴压缩下花岗岩波速与声发射演化规律,通过宏细观方法确定各应力门槛值,研究裂纹扩展不同阶段声发射演化及波传播规律。结果表明:细观裂纹的演化与宏观变形直接对应,由于微裂纹主要沿轴向扩展,导致轴... 采用声波、声发射一体化装置,研究单轴压缩下花岗岩波速与声发射演化规律,通过宏细观方法确定各应力门槛值,研究裂纹扩展不同阶段声发射演化及波传播规律。结果表明:细观裂纹的演化与宏观变形直接对应,由于微裂纹主要沿轴向扩展,导致轴向刚度对裂纹起裂及贯通的敏感度弱于非线性增长的侧向变形,瞬时泊松比曲线斜率变化点与应力门槛值对应,声发射测试确定的起裂应力比宏观应变法偏小,但反映了微裂纹的初始萌生;采用实测波速变化分析声发射震源的时空及幅值演化分布,较好地描绘了裂纹的扩展过程,由于不同阶段声发射信号的幅值及能量存在差异,导致声发射特征参数演化规律差异较大(尤其在损伤应力之后),AE能量在破坏前呈突发性增长,可作为灾害性破坏的前兆;加载初始阶段,由于微裂隙的闭合,波速及波幅均随应力逐渐增大,但增加速率逐渐下降,侧向波速在闭合应力附近基本达到峰值,此后一定阶段基本保持不变,但其他方向波速则继续增大,随着波传播方向与径向夹角的增大,波速增加幅度及波速下降点对应的应力(损伤应力前、后)逐渐增大,峰值应力附近对应波速下降幅度减小;波速受损伤演化的影响要滞后于声发射事件。 展开更多
关键词 岩石力学 单轴压缩 裂纹演化 应力门槛 波速 声发射
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采动裂隙网络实时演化及连通性特征 被引量：33
4
作者 高明忠 金文城 +1 位作者 郑长江 周宏伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1535-1540,共6页
以平顶山煤业集团八矿己15-14120采煤工作面为试验基地,借助改进后的本质安全型钻孔裂隙窥视仪,实时采集采煤工作面前方煤岩体裂隙网络随工作面推进的演化过程。结合分形几何理论与裂隙岩体连通率投影算法,揭示了采动影响下,工作面前方... 以平顶山煤业集团八矿己15-14120采煤工作面为试验基地,借助改进后的本质安全型钻孔裂隙窥视仪,实时采集采煤工作面前方煤岩体裂隙网络随工作面推进的演化过程。结合分形几何理论与裂隙岩体连通率投影算法,揭示了采动影响下,工作面前方裂隙网络演化分形特征及连通率变化规律。结果表明:采动对平煤八矿己15-14120采煤工作面上覆岩层裂隙网络沿开采方向的影响范围约为50 m;随着工作面不断接近试验测点,煤岩体采动裂隙网络分形维数总体呈上升趋势,并与矿压分布有较好的对应关系;同时,煤岩体连通率随采煤工作面推进上升趋势明显,可依次分为线性缓慢增长阶段、指数增长阶段及平稳阶段。 展开更多
关键词 裂隙网络 演化特征 连通率 分形维数 现场实验
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类节理岩石直剪试验力学特性的数值模拟研究 被引量：34
5
作者 李晓锋 李海波 +2 位作者 夏祥 刘博 冯海鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期583-591,共9页
节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究... 节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究了节理岩石的强度模型和破坏形态。结果表明:节理岩体主要呈现磨损和剪断两种破坏形态,不同的破坏形态对应不同的强度模型;随着剪切变形增加,岩体沿节理面发生破坏,弹性阶段以法向裂纹为主,而塑性阶段切向裂纹起主导作用,滑移区R、P裂纹贯通形成破碎带,节理面产生较大滑移;在应力达到峰值强度前,边界能主要转化为应变能,法向裂纹生成较多;越过峰值强度后,摩擦能快速增长,并伴随大量切向裂纹产生。与室内试验结果相比,PFC^(2D)较好地模拟了节理岩体剪切力学特性,弥补了室内试验中无法进行细观特性研究的缺陷,对于节理岩体后期研究提供了一些参考。 展开更多
关键词 类节理岩石 节理 直剪试验 PFC^(2D) 裂纹
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混凝土声发射信号频率特征与强度参数的相关性试验研究 被引量：33
6
作者 郭庆华 郤保平 +3 位作者 李志伟 郑晓琛 田俊斌 朱合华 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1482-1488,共7页
对不同强度指标的混凝土试块进行抗压试验,应用声发射及其定位技术对抗压试验全过程进行同步监测,分析混凝土受载破坏过程中声发射频率特征参数与混凝土强度指标的关系,研究混凝土受载破坏过程中内部裂纹的三维空间演化规律。研究结果表... 对不同强度指标的混凝土试块进行抗压试验,应用声发射及其定位技术对抗压试验全过程进行同步监测,分析混凝土受载破坏过程中声发射频率特征参数与混凝土强度指标的关系,研究混凝土受载破坏过程中内部裂纹的三维空间演化规律。研究结果表明:混凝土强度指标影响混凝土声发射信号频率特征参数。结合荷载-位移曲线对声发射振铃计数率和能率进行分析,发现C10和C20混凝土(低强度混凝土)声发射信号主要集中于弹性阶段初期和中期;C30和C40混凝土(中等强度混凝土)声发射信号处于受压全过程,声发射活跃期处于极限荷载处。通过对混凝土声发射事件进行空间三维定位,从微观上探明受载混凝土裂纹的萌生、发展和贯通的演化规律,对受载混凝土内部结构的变化有了直观的认识。 展开更多
关键词 混凝土 声发射 强度指标 裂纹 空间演化
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基于CT的岩石三维裂隙定量表征及扩展演化细观研究 被引量：32
7
作者 张艳博 徐跃东 +5 位作者 刘祥鑫 姚旭龙 王帅 梁鹏 孙林 田宝柱 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2659-2671,共13页
岩石破裂是裂纹萌生、扩展演化直至贯通的过程,为了研究受载岩石发生变形破坏时其内部裂纹动态扩展演化过程,利用工业CT对岩石破裂过程进行阶段性观测扫描,通过CT图像堆栈矢量化处理构建岩石三维裂隙模型,并对裂纹结构特征参数进行统计... 岩石破裂是裂纹萌生、扩展演化直至贯通的过程,为了研究受载岩石发生变形破坏时其内部裂纹动态扩展演化过程,利用工业CT对岩石破裂过程进行阶段性观测扫描,通过CT图像堆栈矢量化处理构建岩石三维裂隙模型,并对裂纹结构特征参数进行统计分析,定量化表征岩石破裂过程中裂纹扩展情况。在此基础上,提取裂纹扩展路径上的局部破坏形态特征,结合岩矿鉴定试验进行细观尺度分析研究。研究结果表明:利用裂隙体积V、表面积S及分形维数D等参数可以将三维裂隙扩展过程量化,且参量呈现基本不变—小幅增大—大幅激增的变化规律;CT切片图像中裂纹面积可以表征岩石局部裂纹扩展特征,且与同阶段三维裂隙的扩展演化特征相对应;岩石细观结构对裂隙扩展影响较大,裂隙扩展遇到砾石将形成绕砾扩展、穿砾扩展及分叉扩展3种方式。该研究成果将为岩石失稳破坏、工程岩体致灾预警工作提供研究基础。 展开更多
关键词 CT扫描 裂纹演化 三维重构 量化表征 扩展特征
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干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性 被引量：31
8
作者 曾铃 罗锦涛 +1 位作者 侯鹏 卞汉兵 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1-11,共11页
由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大,干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络,加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性,通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样,开展室外裂隙演化... 由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大,干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络,加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性,通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样,开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验,实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像,并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述,进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明:预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段;各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数;含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退,不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著,而内摩擦角变化甚微,内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化,而黏聚力变化取决于初始含水率,抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系,拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型,发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化,其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析提供参考。 展开更多
关键词 道路工程 预崩解炭质泥岩 干湿循环 裂隙演化 抗剪强度
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岩石单轴压缩下能量与损伤演化规律研究 被引量：30
9
作者 张国凯 李海波 +3 位作者 夏祥 李俊如 于崇 刘景森 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期94-100,共7页
能量变化是材料各参数变化的本质特征。通过颗粒流模拟岩石单轴压缩试验,从细观力学角度分析能量转化、裂纹扩展及损伤演化规律。颗粒流利用细观颗粒的运动克服了宏观力学理论不易实现试件多裂纹破坏形态的缺点,以此研究能量变化更加合... 能量变化是材料各参数变化的本质特征。通过颗粒流模拟岩石单轴压缩试验,从细观力学角度分析能量转化、裂纹扩展及损伤演化规律。颗粒流利用细观颗粒的运动克服了宏观力学理论不易实现试件多裂纹破坏形态的缺点,以此研究能量变化更加合理。应力-应变各阶段能量与微裂纹及损伤存在着相互对应的发展关系。通过3种工况论证了宏-细观力学参数对应关系,采用最小二乘法拟合得出微裂纹与轴向应变呈幂次函数关系。采用割线模量定义损伤变量,取模量加速下降处(对应裂纹加速扩展)为损伤门槛,对应损伤阈值为0.158。3种工况下微裂纹数量与损伤呈线性发展关系,为损伤演化的深入研究提供参考。 展开更多
关键词 单轴压缩 颗粒流程序 能量转化 裂纹扩展 损伤演化
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压裂诱发的微地震震源机制及信号传播特性 被引量：28
10
作者 唐杰 方兵 +1 位作者 蓝阳 孙成禹 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期643-649,3,共7页
随着仪器、处理和解释技术的进步,微地震在描绘储层内的压裂和断裂系统方面的应用愈来愈广,在储层管理上发挥了越来越大的作用。本文分析了压裂产生的脆性变形以及微地震产生机制,探讨了裂隙动态变化及产生的微地震响应特性,分析了利用... 随着仪器、处理和解释技术的进步,微地震在描绘储层内的压裂和断裂系统方面的应用愈来愈广,在储层管理上发挥了越来越大的作用。本文分析了压裂产生的脆性变形以及微地震产生机制,探讨了裂隙动态变化及产生的微地震响应特性,分析了利用微地震数据研究裂隙时空分布规律的可能性。主要内容包括:裂纹的产生诱发微地震,在水力压裂过程中裂纹尖端效应和漏泄效应是产生微地震的主要原因;微地震震源矩张量釆用特征值分解法可以分解为双力偶成分、补偿线性矢量极偶成分和各向同性成分;通过有限差分正演模拟分析了微地震信号的传播特性,微地震源特性和速度模型会显著影响微地震波形。 展开更多
关键词 微地震 破裂机制 震源机制解 矩张量 裂隙演化
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活性粉末混凝土的疲劳性能试验研究 被引量：23
11
作者 余自若 安明喆 阎贵平 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期35-40,共6页
通过等幅单向压缩荷载作用下的活性粉末混凝土疲劳试验,研究活性粉末混凝土的疲劳特性。研究表明:循环荷载作用下,活性粉末混凝土的疲劳破坏表现为形成单一临界疲劳主裂纹的破坏形态;活性粉末混凝土的宏观疲劳损伤过程按宏观疲劳裂纹演... 通过等幅单向压缩荷载作用下的活性粉末混凝土疲劳试验,研究活性粉末混凝土的疲劳特性。研究表明:循环荷载作用下,活性粉末混凝土的疲劳破坏表现为形成单一临界疲劳主裂纹的破坏形态;活性粉末混凝土的宏观疲劳损伤过程按宏观疲劳裂纹演变模式分为裂纹潜伏、裂纹稳定扩展和失稳破坏3个阶段,且各阶段分别占疲劳总寿命的15%,75%和10%,相应的纵向变形发展也呈此3阶段规律;活性粉末混凝土的疲劳寿命服从两参数Weibull分布,疲劳极限强度可取为其静极限轴心抗压强度的57%;活性粉末混凝土疲劳变形模量的衰减可分为平稳缓慢衰减和急剧不稳定衰减2个阶段,其比例分别为90%和10%;疲劳变形模量的极限值可以取作初始变形模量的0.5倍。 展开更多
关键词 活性粉末混凝土 裂纹演变 疲劳极限强度 疲劳变形
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采动裂隙扩展规律及渗透特性分形研究 被引量：25
12
作者 梁涛 刘晓丽 王思敬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3729-3739,共11页
采用水岩相似材料模拟试验研究了不同荷载、岩层性质及开采速度等因素影响下煤层开采后覆岩垮落及裂隙演化特征。基于分形理论,得到了采动裂隙随开采进程在采煤工作面不同分区内的分形演化规律,并根据采动裂隙分布推导了裂隙岩体分形渗... 采用水岩相似材料模拟试验研究了不同荷载、岩层性质及开采速度等因素影响下煤层开采后覆岩垮落及裂隙演化特征。基于分形理论,得到了采动裂隙随开采进程在采煤工作面不同分区内的分形演化规律,并根据采动裂隙分布推导了裂隙岩体分形渗流公式,得到了渗透系数随开采进程及裂隙扩展的关联性演化规律及其相应的理论公式。在此基础上,利用大型相似材料物理模型试验,通过对采动影响下上覆岩层垮落后的裂隙网络物理模型进行钻孔电视成像,得到采动裂隙分布,并应用推导的渗透系数关联演化理论公式计算出含裂隙网络的模型试验介质的渗透系数,同时,利用钻孔注水试验验证了渗透系数理论模型的正确性。研究表明,采动裂隙在水平方向分布类似“W”形;而在垂直方向,总体上分形维数随高度增加而减小,减小幅度为4.32%~11.40%。然而在裂隙带与弯曲带交接部位,由于离层裂隙的存在,使分形维数较垮落带增大约3.47%。采动裂隙渗透系数与采动裂隙分布相关,在水平向上大体呈“V”形分布,总体上中间分区渗透系数相对较低,两端分区渗透系数相对较高。随着竖向分区增高,渗透系数逐渐减小,在裂隙带和弯曲带交接部位离层裂隙发育,使该区域渗透系数显著增大。本文推导的采动裂隙渗透系数关联演化理论公式,是定量研究采动影响下上覆岩层的渗透特性变化有益尝试。 展开更多
关键词 采动裂隙 裂隙演化 分形维数 物理模型试验 渗透特性
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压剪应力作用下多裂隙岩体的力学特性──断裂损伤演化方程及试验验证 被引量：17
13
作者 徐靖南 朱维申 白世伟 《岩土力学》 EI CSCD 1994年第2期1-12,共12页
首先对多裂隙岩体的损伤加以定义，在建立裂纹扩展时产生等效次生裂纹模型的基础上，对多裂隙岩体受荷后发生断裂损伤时其演化方程进行探讨，最后通过大型岩体相似模型试验对理论计算结果分析验证，理论计算与试验结果吻合较好。
关键词 裂隙 岩体 断裂 演化方程 岩石力学
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膨胀土裂隙发育的厚度效应试验研究 被引量：22
14
作者 骆赵刚 汪时机 +1 位作者 张继伟 杨振北 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1922-1930,共9页
膨胀土的裂隙开展受到许多因素的影响,包括自身的土体性质,环境状况,边界条件、土体尺寸等。厚度对膨胀土等黏性土体的开裂规律具有重要的影响,为了探究这种重要因素在膨胀土失水收缩开裂过程中的具体影响规律,试验设置了4个具有不同厚... 膨胀土的裂隙开展受到许多因素的影响,包括自身的土体性质,环境状况,边界条件、土体尺寸等。厚度对膨胀土等黏性土体的开裂规律具有重要的影响,为了探究这种重要因素在膨胀土失水收缩开裂过程中的具体影响规律,试验设置了4个具有不同厚度的大直径圆形泥浆试样。运用图像处理技术,通过记录试样的裂隙演化过程及质量的变化,定量分析裂隙面积分形维数、长度分形维数等指标随含水率下降的动态变化关系。试验结果发现:①厚度对膨胀土失水收缩开裂及裂隙扩展过程有明显影响,厚度较小的试样其裂隙发育充分,裂隙密集细长而纹理丰富;厚度较大的试样裂隙发育单一,裂隙宽大而边界效应明显,通过提出厚度和试样直径的比值,可以初步预估试样的裂隙发育情况;②裂隙面积分形维数受厚度的影响较小,而裂隙长度分形维数受厚度的影响较大,结合两者可以有效地对裂隙形态及分布进行表征,裂隙最终的长度分形维数一般在1~1.5,而面积分形维数基本维持在1.6~1.7。此外,结合土体开裂的张拉破坏理论以及试样的收缩蒸发情况,对厚度影响下的土体开裂差异进行了理论分析,进一步探究了裂隙的扩展规律。 展开更多
关键词 膨胀土 厚度效应 裂隙演化 分形维数 定量化
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地应力对岩体爆破影响的数值模拟 被引量：21
15
作者 张凤鹏 彭建宇 +1 位作者 张鑫 李元辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第12期15-18,共4页
将无限大岩体内柱状药包爆破简化为平面应变问题,基于双线性随动硬化屈服理论,采用ANSYS/LS-DYNA对爆破过程进行模拟,研究垂直炮孔方向的双向地应力场对裂纹扩展规律的影响。模拟结果表明:双向等压下,裂纹区形状为圆形,其面积随地应力... 将无限大岩体内柱状药包爆破简化为平面应变问题,基于双线性随动硬化屈服理论,采用ANSYS/LS-DYNA对爆破过程进行模拟,研究垂直炮孔方向的双向地应力场对裂纹扩展规律的影响。模拟结果表明:双向等压下,裂纹区形状为圆形,其面积随地应力增大而非线性减小,但裂纹密度增大,给出了裂纹区面积与压应力之间的定量关系;而双向不等压情况下,裂纹区形状为近似椭圆形,长轴出现在较大压应力作用方向,短轴出现在较小压应力作用方向,在较小压应力不变的情况下,随着较大压应力增大,长轴先增大后减小,短轴减小,裂纹区面积先增加后减小,呈非单调变化。 展开更多
关键词 数值模拟 地应力 爆破 岩体 ANSYS/LS-DYNA 裂纹扩展
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铝裂纹扩展行为的分子动力学模拟 被引量：20
16
作者 刘晓波 徐庆军 刘剑 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1408-1413,共6页
采用分子动力学方法研究铝的裂纹扩展行为。建立铝的分子动力学模拟模型,通过嵌入原子法进行模拟,得到铝裂纹扩展过程中的原子轨迹图与能量演变图。从裂纹扩展图清楚地观察到裂纹扩展的变化情况:裂纹尖端钝化、子裂纹的产生、孔洞的生... 采用分子动力学方法研究铝的裂纹扩展行为。建立铝的分子动力学模拟模型,通过嵌入原子法进行模拟,得到铝裂纹扩展过程中的原子轨迹图与能量演变图。从裂纹扩展图清楚地观察到裂纹扩展的变化情况:裂纹尖端钝化、子裂纹的产生、孔洞的生成及长大过程以及裂纹和孔洞的汇集。能量演变图中详细地说明了整个体系演变的过程。探讨加载速率和初始裂纹长度对体系裂纹扩展行为的影响。结果表明:随着加载速率的增大,原子运动程度加剧,体系完全被拉开的时间缩短;初始裂纹长度越长,原子运动的细节表现越不明显。 展开更多
关键词 铝 裂纹扩展 分子动力学模拟 能量演变 加载速率 初始裂纹长度
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煤样力学特性与内部裂隙演化关系CT实验研究 被引量：20
17
作者 毛灵涛 安里千 +2 位作者 王志刚 石鹏 商雅楠 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2010年第3期408-411,共4页
为了观测煤样内部结构变化和裂隙演化过程,应用X射线工业CT对煤样在单轴加载不同阶段进行了扫描,获取了不同应力状态下CT图像。通过CT图像及其差值图像的统计特征值,分析了煤岩内部裂隙演化与宏观变形间的关系。分析表明:煤样CT图像灰... 为了观测煤样内部结构变化和裂隙演化过程,应用X射线工业CT对煤样在单轴加载不同阶段进行了扫描,获取了不同应力状态下CT图像。通过CT图像及其差值图像的统计特征值,分析了煤岩内部裂隙演化与宏观变形间的关系。分析表明:煤样CT图像灰度统计特征值的变化反映试件内部的密度变化,间接反映了试样中裂隙的发育发展过程;将CT图像中每个体素作为研究对象,CT的差值图像表征了试件内部裂隙缺陷体积的演化;CT差值图像的均值与方差更能体现宏观变形不同阶段内部裂隙的相应变化。 展开更多
关键词 煤样力学特征 单轴加载 裂隙演化 工业CT
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三软不稳定煤层覆岩裂隙演化规律实验 被引量：16
18
作者 赵保太 林柏泉 林传兵 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2007年第2期199-202,共4页
为了揭示三软不稳定煤层采动影响下上覆岩层裂隙场分布及演化规律,采用实验室相似模拟的方法,研究了新峰矿务局四矿二1煤层采动裂隙场的变化规律.通过监测顶底板中应力变化和岩层的位移变化,研究了煤层开采过程中上覆岩层结构形态和岩... 为了揭示三软不稳定煤层采动影响下上覆岩层裂隙场分布及演化规律,采用实验室相似模拟的方法,研究了新峰矿务局四矿二1煤层采动裂隙场的变化规律.通过监测顶底板中应力变化和岩层的位移变化,研究了煤层开采过程中上覆岩层结构形态和岩层移动规律,得出了上覆岩层在采动影响下裂隙场的横向三区和纵向三带的分布范围以及裂隙的发展演化规律,研究结果对该矿瓦斯治理具有重要的指导意义. 展开更多
关键词 相似模拟 裂隙分布 裂隙演化
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薄基岩煤层覆岩裂隙演化的分形特征研究 被引量：18
19
作者 李振华 丁鑫品 程志恒 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2010年第4期576-580,共5页
为研究特厚松散层薄基岩煤层上覆岩层在采动影响下裂隙的发育演化规律,结合赵固一矿11011工作面地质条件和开采技术条件,采用相似材料模拟试验模拟了覆岩裂隙演化的全过程,并利用分形几何理论研究了裂隙网络分形维数与工作面推进度、矿... 为研究特厚松散层薄基岩煤层上覆岩层在采动影响下裂隙的发育演化规律,结合赵固一矿11011工作面地质条件和开采技术条件,采用相似材料模拟试验模拟了覆岩裂隙演化的全过程,并利用分形几何理论研究了裂隙网络分形维数与工作面推进度、矿山压力、覆岩下沉、上三带之间的关系。研究结果表明:采动所形成的裂隙网络可以较好的表征岩体的结构特征;裂隙的形成、发育、扩展、分布具有较好的自相似性和分形特征,可以用分形维数描述裂隙网络的二维空间特征;裂隙网络分形维数随着开采宽度的增加而增加,但增加趋势逐渐减缓;分形维数与矿山压力、覆岩下沉之间呈非线性关系;分形维数可以较好的表征上三带裂隙发育特征. 展开更多
关键词 厚松散层 薄基岩 裂隙 演化规律 分形特征
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深部开采动力扰动下底板应力演化及裂隙扩展机制 被引量：19
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作者 李春元 张勇 +2 位作者 张国军 高守阳 王泓博 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2031-2040,共10页
深部开采地应力增高及动力灾害增多驱动岩体裂隙扩展导致底板突水事故频发,使得研究动力扰动下裂隙扩展机制具有指导意义。根据弹性理论推导分析了顶板动力扰动对底板应力的影响,模拟计算了动力扰动下底板应力及位移演化规律,基于卸荷... 深部开采地应力增高及动力灾害增多驱动岩体裂隙扩展导致底板突水事故频发,使得研究动力扰动下裂隙扩展机制具有指导意义。根据弹性理论推导分析了顶板动力扰动对底板应力的影响,模拟计算了动力扰动下底板应力及位移演化规律,基于卸荷岩体理论分阶段研究了动力扰动下端部效应区及卸荷作用下突水通道发育区的裂隙扩展机制,结合岩体渗流特征分析了高承压水压力下裂隙的渗透作用,并进行了工程验证。结果表明：随动力扰动强度增加,端部效应区应力非线性增长;动力扰动强度越大,卸荷起点越高,越易满足裂隙扩展的临界应力;动力扰动强度决定了底板裂隙的扩展及渗透作用机制,当突水通道发育区渗透率突变增加的岩层深度大于隔水层厚度时将诱发底板突水。 展开更多
关键词 动力扰动 裂隙扩展 应力演化 来压步距 底板突水 深部开采
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