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单轴压缩下红砂岩能量演化试验研究 被引量：93
1
作者 张志镇 高峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期953-962,共10页
岩石在变形至破坏过程中,伴随着能量的耗散和释放。为寻找加载过程中能量的演化规律,对红砂岩试件进行4种加载速率下单轴不断增加荷载循环加、卸载试验,得到弹性能和耗散能随应力的演化及分配规律。研究结果表明:(1)破坏之前,试件吸收... 岩石在变形至破坏过程中,伴随着能量的耗散和释放。为寻找加载过程中能量的演化规律,对红砂岩试件进行4种加载速率下单轴不断增加荷载循环加、卸载试验,得到弹性能和耗散能随应力的演化及分配规律。研究结果表明:(1)破坏之前,试件吸收总能量、积聚弹性能、耗散能皆随应力的增大而增大,吸收总能量增加最快,弹性能次之,耗散能最慢。(2)弹性能随轴向应力呈现非线性增长,在24%极限强度前增长速率较小,随后慢慢增大,临近破坏时又增长放缓;耗散能起初增长较缓慢,在即将破坏阶段显著大幅增加,增幅可达85%左右。(3)整个加载过程弹性能所占比例约从60%增长到82%,增长速率逐渐变慢,而临近破坏时有小幅下降;耗散能所占比例的变化规律相反。(4)在准静态加载范围内,大体上加载速率越小,耗散能越大;而加载速率对弹性能演化基本无影响。(5)试件的弹性能密度-应力曲线无离散性,能够反映材料本身的固有性质。 展开更多
关键词 岩石力学 能量演化 单轴压缩 弹性能密度-应力曲线 加载速率
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单轴压缩下岩石能量演化的非线性特性研究 被引量：91
2
作者 张志镇 高峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1198-1207,共10页
岩石在变形直至破坏失稳中的能量转化是一个动态的过程,大致分为能量输入、能量积聚、能量耗散和能量释放4个过程。通过对不同能量转化机制的非线性关系分析,建立受载岩石能量转化随轴向应力的自我抑制演化模型,并由红砂岩能量演化试验... 岩石在变形直至破坏失稳中的能量转化是一个动态的过程,大致分为能量输入、能量积聚、能量耗散和能量释放4个过程。通过对不同能量转化机制的非线性关系分析,建立受载岩石能量转化随轴向应力的自我抑制演化模型,并由红砂岩能量演化试验对其进行验证,所建模型适用于岩石变形破坏峰前阶段。研究表明,随应力演化的能量密度值序列遵循标准Logistic映射,能量演化具有分叉和混沌特征,当轴向应力达到约92%峰值应力时,岩石系统进入倍周期分叉区,达到约97.5%峰值应力时,进入混沌区。定义能量迭代增长因子,其随应力单调递增,并初步提出岩石破坏预警判据=3。 展开更多
关键词 岩石力学 能量演化 单轴压缩 LOGISTIC方程 混沌
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岩石变形破坏全过程的变形场和能量演化研究 被引量：56
3
作者 宋义敏 姜耀东 +2 位作者 马少鹏 杨小彬 赵同彬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1352-1356,1365,共6页
以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像... 以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像进行分析,计算得到了岩石变形破坏过程中试件表面变形场、变形局部化区域的位移错动量值和试件表面变形能密度量值,并对变形局部化带的位移演化和变形能量演化特征进行分析。从试验结果分析得出:岩石试件变形局部化带的位移演化在加载峰值前基本上保持线性演化规律,而其位移错动加速与加载峰值点相对应,岩石试件加载峰值后阶段的承载力变化主要受变形局部化带的位移演化影响;岩石试件在加载过程中的能量释放和能量积累规律与局部化带的演化有关,体现出局部能量释放和整体能量释放两种形式。 展开更多
关键词 变形破坏 数字散斑相关方法 变形局部化 能量演化 失稳
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能源互联网宏观结构的统一网络拓扑模型 被引量：53
4
作者 蔡巍 赵海 +1 位作者 王进法 林川 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期3503-3510,共8页
能源互联网作为社会、信息、物理相互依存的超大规模复杂网络,其信息基础结构的拓扑结构是研究能源互联网若干复杂性问题的基础理论框架。该文综述了利用复杂网络理论研究传统电网、现代智能电网和能源互联网的相关文献,并结合复杂网络... 能源互联网作为社会、信息、物理相互依存的超大规模复杂网络,其信息基础结构的拓扑结构是研究能源互联网若干复杂性问题的基础理论框架。该文综述了利用复杂网络理论研究传统电网、现代智能电网和能源互联网的相关文献,并结合复杂网络建模发展沿革与前沿方法,提出一种能源互联网宏观结构的统一网络拓扑模型。该模型考虑了能源互联网的组成特点和功能内涵,涵盖了主干网络为支架,分布式新能源自组织网络为主体的能源互联网各组成部分。仿真表明,由该模型生成的拓扑结构在形态上与传统电网有明显区别,而与信息互联网有更多的相似性。网络拓扑模型为研究能源互联网的若干复杂性问题提供了理论基础和实验平台,也为以复杂网络理论为指导的能源互联网相关策略研究、能源互联网的设计与优化、能源互联网的演化,提供了研究基础。 展开更多
关键词 能源互联网 复杂网络 网络拓扑建模 演化
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论地球能源演化与人类发展及碳中和战略 被引量：47
5
作者 邹才能 马锋 +6 位作者 潘松圻 林敏捷 张国生 熊波 王影 梁英波 杨智 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期411-428,共18页
能源是人类发展的基础与社会进步的动力,“能”具有3种来源:地球外部天体能、地球自身能及地球与其他天体相互作用能。生命起源、能源形成与地球系统密切相关,具有3个尺度的协同演化关系:超长时间尺度上,日-地-月系统演化为地球系统的... 能源是人类发展的基础与社会进步的动力,“能”具有3种来源:地球外部天体能、地球自身能及地球与其他天体相互作用能。生命起源、能源形成与地球系统密切相关,具有3个尺度的协同演化关系:超长时间尺度上,日-地-月系统演化为地球系统的形成提供了能量来源和地外环境条件;长时间尺度上,地球系统演化为生命的诞生和人类的发展提供了能源资源等物质前提和适宜的圈层环境;短时间尺度上,人类文明发展使人类圈层突破了地球系统向地外文明拓展。伴随这一协同关系的演进,碳循环存在无机碳循环、短期有机碳循环、长期有机碳循环3种过程,人类对化石能源的无节制利用和全球化圈层改造活动打破了碳循环的自然平衡和闭环路径,导致温室气体增加和全球气候变化,影响人类幸福发展。能源转型势在必行,碳中和愿景必将实现,构建“绿色能源命运共同体”是碳中和目标下构建新型能源体系的根本举措。中国加快能源革命,建设能源强国,筑牢筑强化石能源安全供给“压舱石”,筑高筑大新能源绿色可持续发展“增长极”,依靠高水平科技自立自强,构建高质量的“清洁低碳、安全高效、独立自主”的绿色能源体系,实现中国能源生产与消费结构,从以化石能源为主的“一大三小”向以新能源为主的“三小一大”革命性转型。能源发展具有化石能源低碳化、新能源规模化、能源系统智慧化三大趋势,依靠绿色创新,贡献绿色能源,建设绿色家园,共享绿色生活。 展开更多
关键词 能源演化 地球系统 人类文明 碳中和 碳循环 全球气候变化 科技创新 能源强国
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三轴循环荷载作用下页岩能量演化规律及强度失效判据研究 被引量：47
6
作者 李子运 吴光 +1 位作者 黄天柱 刘洋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期662-670,共9页
基于不同围压下三轴循环加、卸载试验和能量原理,研究页岩吸收轴向应变能1U、积聚和释放可释放弹性应变能eU、塑性变形及裂隙扩展消耗损耗能dU和径向膨胀变形消耗径向扩散能3U的能量转化全过程特征,揭示其受载过程的能量演化规律,建立... 基于不同围压下三轴循环加、卸载试验和能量原理,研究页岩吸收轴向应变能1U、积聚和释放可释放弹性应变能eU、塑性变形及裂隙扩展消耗损耗能dU和径向膨胀变形消耗径向扩散能3U的能量转化全过程特征,揭示其受载过程的能量演化规律,建立基于能量突变的岩石强度失效判据。研究成果表明:不同围压下的页岩三轴循环加、卸载全过程,能量演化行为相似,体现为峰前以能量积聚为主,破坏过程发生能量释放和能量耗散,峰后残余强度下重新开始积聚能量,但能量积聚能力和效率不如峰前。岩石破坏阶段,可释放弹性应变能eU沿主裂隙大量释放,破裂岩块沿主裂隙发生位移和摩擦,消耗大量损耗能dU,径向应变3?显著增大,径向扩散能3U大幅增长。与峰前相比,峰后残余强度阶段可释放弹性应变能eU和损耗能dU的量值水平大幅下降但总体保持平稳,径向扩散能3U显著增加。围压对峰前各能量参数的分配比例影响不大,对峰后残余强度下岩石的能量积聚能力有一定提升作用。页岩和红砂岩的弹性能耗比K在峰前阶段随轴向应变的增加缓慢减小,期间变化平稳,在岩样发生强度失效时,拐点出现,增长速度突然增大,产生突变。 展开更多
关键词 岩石力学 三轴压缩 能量演化 能量突变 强度失效判据
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基于岩石破坏全过程能量演化的脆性评价指数 被引量：46
7
作者 张军 艾池 +2 位作者 李玉伟 曾佳 仇德智 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1326-1340,共15页
目前用于评价页岩可压性的脆性指数大都孤立地考虑峰值前后的力学特性,并不能反映岩石整个破坏过程的脆性特征。基于岩石的全应力–应变曲线,分析岩石材料由塑性变形转化为脆性断裂过程中各种应变能的演化规律,认为峰前耗散能和峰后断... 目前用于评价页岩可压性的脆性指数大都孤立地考虑峰值前后的力学特性,并不能反映岩石整个破坏过程的脆性特征。基于岩石的全应力–应变曲线,分析岩石材料由塑性变形转化为脆性断裂过程中各种应变能的演化规律,认为峰前耗散能和峰后断裂能水平是决定岩石是否发生脆性断裂的本质因素。结合这2种能量建立能反映岩石破坏前后力学特征的脆性评价指数,对不同岩石材料在不同围压下的脆性特征以及页岩脆性的各向异性进行评价。研究结果表明:建立的脆性评价指数能同时反映岩石脆性破坏的难易程度和脆性的强弱,可评价不同力学条件下的脆性变化特征。不同岩石材料峰前耗散能以及峰后断裂能随着围压增大而增大,脆性程度不断降低,但降低趋势有所不同,红砂岩和页岩分别在低围压时和高围压时出现了脆–塑性的转化,而花岗岩在围压不断增大的整个过程中都保持着较强的脆性。另外页岩脆性具有明显的各向异性,不同层理方向的页岩所表现出的脆性程度差异显著,随着层理倾角b的增大,页岩脆性表现出稳–减–增的变化趋势,β=0°时页岩的脆性程度要强于β=90°时,β=60°时页岩脆性最弱且表现出很强的塑性特征。实验结果很好地验证了提出的脆性指数的可靠性,研究成果为岩石脆性的定量评价提供了一条新思路。 展开更多
关键词 岩石力学 脆性评价 应力–应变曲线 能量演化 峰前耗散能 峰后断裂能
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煤岩组合体的能量演化规律与破坏机制 被引量：45
8
作者 杨磊 高富强 +1 位作者 王晓卿 李建忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3894-3902,共9页
为研究煤岩组合结构受压过程中的能量演化规律与破坏机制,对煤、岩石及3组煤岩组合体进行了单轴一次加载与循环加卸载试验,分析了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度、耗散能密度以及弹性模量与单轴抗压强度等力学参数的演化规律,得到了... 为研究煤岩组合结构受压过程中的能量演化规律与破坏机制,对煤、岩石及3组煤岩组合体进行了单轴一次加载与循环加卸载试验,分析了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度、耗散能密度以及弹性模量与单轴抗压强度等力学参数的演化规律,得到了不同试样的储能特性,基于煤岩组合体的力学响应、能量演化与变形破坏特征,建立并探讨了煤岩组合体破坏的能量驱动机制。结果表明:煤岩组合体峰前阶段的输入能密度、弹性能密度及耗散能密度随轴向应力的增加呈明显的非线性增长特征,峰前阶段的能量密度-应力曲线可分为压密段、弹性变形段和非稳定破裂发展阶段,整个过程储存在试样内部的弹性能较高,耗散能较少,试样达到屈服后,耗散能所占比例开始增加。煤岩组合体的单轴抗压强度与弹性模量介于纯煤和岩石试件中间,更接近于纯煤试件,随着岩石强度的增大,组合体力学性能稍有增强,但幅度有限,煤体是控制组合体强度等力学特性的主要因素。煤岩组合体破坏的能量驱动机制可概括为:煤岩组合体受压过程中,煤、岩开始不断储存弹性应变能,煤体储能速度快,内部弹性能达到其储能极限时,煤体率先发生破坏,破碎程度高,主要呈X状共轭斜面剪切破坏,破坏瞬间释放的能量传递至岩石,达到岩石的储能极限时,煤体中裂纹扩展贯通至岩石内部,在弹性能的驱动下岩石发生张拉破坏。 展开更多
关键词 煤岩组合体 循环加卸载 能量演化 非线性 储能 驱动机制
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开挖扰动下高应力岩体的能量演化与应力重分布规律研究 被引量：44
9
作者 邹洋 李夕兵 +2 位作者 周子龙 尹土兵 殷志强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1677-1684,共8页
为揭示深部灾害发生机理,探讨各因素对开挖扰动效应的影响机制,利用离散元PFC软件建立不同原岩应力状态及不同开挖断面下的开挖模型。通过显式计算得到不同情形下高应力岩体在开挖扰动中的动能释放曲线,并以曲线峰值及最终稳定值,分别... 为揭示深部灾害发生机理,探讨各因素对开挖扰动效应的影响机制,利用离散元PFC软件建立不同原岩应力状态及不同开挖断面下的开挖模型。通过显式计算得到不同情形下高应力岩体在开挖扰动中的动能释放曲线,并以曲线峰值及最终稳定值,分别作为评判开挖扰动程度及开挖系统稳定性的能量指标,利用该组指标分析表明在原岩应力接近静水压力状态、采用圆形断面开挖时扰动效应最小;通过进一步分析,得到不同开挖断面及不同原岩应力状态下高应力岩体应力重分布的一般规律,并以开挖卸载的角度重视应力重分布这一过程,最终揭示了原岩应力状态及开挖断面几何形态对应力重分布的影响机制。 展开更多
关键词 深部开挖 能量演化 应力重分布
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中国新型城镇化:十年研究全景图谱——演进脉络、热点前沿与未来趋势 被引量：41
10
作者 何江 闫淑敏 关娇 《经济地理》 CSSCI CSCD 北大核心 2020年第9期70-81,共12页
为系统性梳理中国新型城镇化研究进展与演进历程,以2009—2018年1561篇CSSCI期刊论文作为研究样本,综合运用CiteSpace、VOSviewer等知识图谱工具,从时间分布、期刊分布、作者分布等3方面探究新型城镇化研究能量分布,并从研究演进脉络、... 为系统性梳理中国新型城镇化研究进展与演进历程,以2009—2018年1561篇CSSCI期刊论文作为研究样本,综合运用CiteSpace、VOSviewer等知识图谱工具,从时间分布、期刊分布、作者分布等3方面探究新型城镇化研究能量分布,并从研究演进脉络、热点内容、前沿趋势等3方面探究新型城镇化研究主题概况。结果发现:①中国新型城镇化研究主要兴起于2009年,可划分为初始起步阶段(2012年及以前)、爆发增长阶段(2013—2016年)和稳步深化阶段(2017年至今)等3阶段,并总体呈现研究反应时间较短、核心作者群体能量薄弱、各界支持力度亟待加强、内容选题仍待深化创新等特点;②研究热点可主要分为8方面:理论内涵及发展框架研究、监测评估体系研究、影响效应研究、耦合协调研究、人的城镇化与基本公共服务均等化研究、"三农"问题研究、生态文明和可持续发展研究、区域实践经验总结和典型区域模式分析;③研究前沿趋势主要有5方面:新型城镇化与乡村振兴融合关系、民族地区新型城镇化、新型城镇化与信息化关系、特色小镇建设、新型城镇化与土地集约利用关系等研究。最后,从新型城镇化与乡村振兴、城镇垃圾分类与产业化、新型智慧城市、新型城镇化与都市圈等融合、县域和镇域新型城镇化等5方面提出未来研究方向展望。 展开更多
关键词 新型城镇化 知识图谱 文献计量 能量分布 演进脉络 热点前沿 智慧城市 都市圈
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大理岩加卸荷破坏过程的能量演化特征分析 被引量：39
11
作者 张黎明 高速 +1 位作者 王在泉 丛宇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1572-1578,共7页
根据大理岩加荷破坏与卸荷破坏试验结果,研究大理岩不同应力路径下的破坏特征和能量演化规律。结果表明,常规三轴破坏岩样吸收总能量U 0高于单轴压缩吸收总能量,峰值强度后常规三轴弹性应变能释放比单轴缓慢,储能极限高于单轴压缩的储... 根据大理岩加荷破坏与卸荷破坏试验结果,研究大理岩不同应力路径下的破坏特征和能量演化规律。结果表明,常规三轴破坏岩样吸收总能量U 0高于单轴压缩吸收总能量,峰值强度后常规三轴弹性应变能释放比单轴缓慢,储能极限高于单轴压缩的储能极限。随着卸荷初始围压升高,岩样峰值强度和峰值应变增大,破坏形式由张拉–剪切破坏向剪切破坏过渡,岩样在峰值强度处吸收的总能量U 0和弹性能U e增大,耗散能U d却没有明显变化,围压对峰值强度处的e0U/U和d0U/U无明显影响。卸荷速度增大,岩样峰值强度和峰值应变减小,破坏形式由剪切破坏向张拉–剪切破坏过渡,岩样在峰值点处吸收的总能量U 0和弹性能U e减小,耗散能U d却没有明显变化,卸荷速度对e0U/U和d0U/U无明显影响。加荷与卸荷2种应力路径下,岩样在到达峰值强度时所吸收的总能量和储能极限都与峰值强度呈线性关系。 展开更多
关键词 岩石力学 大理岩 应力路径 能量演化
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我国能源系统形态演变及分布式能源发展 被引量：37
12
作者 李立浧 张勇军 徐敏 《分布式能源》 2017年第1期1-9,共9页
安全、高效、低碳是现代能源系统转型的主要目标。文章阐述了我国当前能源技术发展带来的新机遇,论述了我国能源系统转型的发展趋势,包括智能电网与能源网融合、能源供给模式由集中式向分布式转变等,分阶段提出了我国未来(包括2020年、2... 安全、高效、低碳是现代能源系统转型的主要目标。文章阐述了我国当前能源技术发展带来的新机遇,论述了我国能源系统转型的发展趋势,包括智能电网与能源网融合、能源供给模式由集中式向分布式转变等,分阶段提出了我国未来(包括2020年、2030年及2050年这3个阶段)能源系统的定位与形态演变,以及重点攻关技术方向。鉴于分布式能源在能源系统转型中的特殊地位,指出了适应能源系统形态演变规律的分布式能源发展路径和关键技术。 展开更多
关键词 能源系统 形态演变 智能电网 智慧能源 分布式能源
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巴东组泥岩水作用的特征强度及其能量演化规律研究 被引量：38
13
作者 柳万里 晏鄂川 +3 位作者 戴航 杜毅 肖炜波 赵松 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期311-326,共16页
为探讨饱水作用对巴东组泥岩的强度参数与变形特性及其能量演化的影响规律,进而建立力学特性、能量演化以及微裂纹发育三者间的内在联系,首先开展天然与饱和状态下泥岩的单轴压缩试验,采用应变曲线法确定特征强度,定量比较分析泥岩特征... 为探讨饱水作用对巴东组泥岩的强度参数与变形特性及其能量演化的影响规律,进而建立力学特性、能量演化以及微裂纹发育三者间的内在联系,首先开展天然与饱和状态下泥岩的单轴压缩试验,采用应变曲线法确定特征强度,定量比较分析泥岩特征强度的劣化规律和能量参数的数值差异,深入挖掘泥岩水岩作用过程中的能量转化特征,据此给出泥岩饱水软化机制的能量解释。试验发现饱水作用对泥岩力学特性的影响表现为特征强度降低、脆性变形减弱、塑性变形增强、各变形段差异明显,对泥岩能量演化的影响表现为饱水后岩石吸能与释能性质减弱、耗能性质增强、各段的能量分配规律不同。随后,基于试验数据依托颗粒流软件虚拟实现同等条件下的数值试验,分析模拟试样微裂纹发育特征与能量演化的相互影响和相互作用,揭示泥岩能量演化的微细观机制。结果表明颗粒流理论在从细观力学角度解释岩石损伤破坏机制方面具有优越性,为岩石非均质特性的微细观研究提供了新的手段。 展开更多
关键词 岩石力学 巴东组 水作用 特征强度 能量演化 细观力学机制
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不同加载速率下岩石变形场演化试验研究 被引量：37
14
作者 宋义敏 邢同振 +1 位作者 邓琳琳 赵泽鑫 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2773-2779,2788,共8页
开展不同加载速率条件下岩石变形场演化特征的试验研究,对岩石安全施工及岩石工程灾害预测预警等具有重要意义。通过不同加载速率下红砂岩单轴压缩试验,在以数字散斑相关方法分析试件变形场的基础上,对加载速率与岩石变形局部化演化特... 开展不同加载速率条件下岩石变形场演化特征的试验研究,对岩石安全施工及岩石工程灾害预测预警等具有重要意义。通过不同加载速率下红砂岩单轴压缩试验,在以数字散斑相关方法分析试件变形场的基础上,对加载速率与岩石变形局部化演化特征、泊松比变化及能量积累和释放特征的对应关系进行分析。结果表明:随着加载速率的增加,岩石试件的峰值强度及脆性呈增加趋势。加载速率越大岩石试件的变形局部化启动应力越接近强度峰值,且变形局部化启动时对应的应力量值总体上呈增加的趋势。在不同量级加载速率下岩石试件泊松比量值差别明显,总体趋势表现为:在岩石试件变形局部化启动前,随着加载速率增加,岩石试件泊松比减小;在岩石试件变形局部化阶段,随着加载速率增加,岩石试件泊松比增大。在能量积累阶段,岩石试件最大变形能密度随加载速率增加而增大;在能量释放过程中,岩石试件能量释放速率随着加载速率增加而增大。 展开更多
关键词 加载速率 变形局部化 数字散斑相关方法 泊松比 能量演化
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循环荷载下干燥与饱和砂岩力学特性及能量演化 被引量：36
15
作者 汪泓 杨天鸿 +3 位作者 刘洪磊 赵永川 邓文学 侯宪港 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1600-1608,共9页
对取自陕北榆横矿区小纪汗煤矿顶板砂岩的干燥及饱和试件进行单轴循环加、卸载试验,分析了干燥与饱和状态下岩石的强度和变形特征以及岩石破坏过程中的能量演化与能量分配情况。结果表明:(1)循环加、卸载导致干燥试件的峰值强度较单轴... 对取自陕北榆横矿区小纪汗煤矿顶板砂岩的干燥及饱和试件进行单轴循环加、卸载试验,分析了干燥与饱和状态下岩石的强度和变形特征以及岩石破坏过程中的能量演化与能量分配情况。结果表明:(1)循环加、卸载导致干燥试件的峰值强度较单轴压缩时下降19.47%;(2)饱水对砂岩的强度和变形均有影响,饱和试件的平均峰值强度比干燥试件低39.55%,同时饱和试件具有更加明显的压密阶段;(3)循环加、卸载下砂岩的加载和卸载弹性模量均呈现增大趋势,但饱和试件的弹性模量低于干燥试件;(4)通过峰值强度归一化处理后发现,在应力加载的不同阶段,饱和试件的弹性应变能Ue和耗散能Ud均低于干燥试件;(5)加载过程中,饱和试件弹性应变能Ue的占比高于干燥试件,该比例随着加载过程逐渐下降并在破坏前与干燥试件的Ue的占比达到近似水平。 展开更多
关键词 循环加、卸载 饱和试件 弹性模量 能量演化 弹性应变能占比
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应变速率和尺寸效应对岩石能量积聚与耗散影响的试验 被引量：31
16
作者 孟庆彬 韩立军 +3 位作者 浦海 文圣勇 李昊 李浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2386-2398,共13页
岩石的变形破坏过程是能量积聚与耗散的过程,岩石变形破坏是能量驱动的结果。基于不同尺寸与应变速率下的岩石单轴压缩试验,计算了不同尺寸与应变速率下岩样吸收的总能量、弹性应变能及耗散能,研究了能量积聚与耗散的演化规律,分析了在... 岩石的变形破坏过程是能量积聚与耗散的过程,岩石变形破坏是能量驱动的结果。基于不同尺寸与应变速率下的岩石单轴压缩试验,计算了不同尺寸与应变速率下岩样吸收的总能量、弹性应变能及耗散能,研究了能量积聚与耗散的演化规律,分析了在岩样变形破坏不同阶段的能量分配规律,并从能量角度分析了岩样破裂失稳的原因。研究表明:在单轴压缩试验时,岩样变形各阶段的能量特征有所差异,岩样吸收的总能量U0与耗散能Ud曲线呈非线性增加趋势,弹性应变能Ue曲线呈先增加后减小的趋势。岩样的能量与其高径比呈负相关的关系,两者呈幂函数关系;而与应变速率呈正相关,两者呈对数关系。岩石高径比越小或应变速率越大,岩石强度越高,单位体积岩样所吸收的能量也越高,造成岩样的破碎程度越大。在压密与弹性阶段,基本上将吸收的能量全部转化为弹性应变能储存于岩样内,弹性应变能是能量分配的主体。在塑性阶段,虽然弹性应变能的数值增大,但其所占比率有所下降;而耗散能比率有所增加,耗散能逐渐成为能量分配的主体。在峰后破坏阶段,弹性应变能瞬间释放,岩样吸收的能量几乎全部转化为耗散能,被裂隙面滑移摩擦而耗散掉,在峰后破坏阶段耗散能是能量分配的主体。 展开更多
关键词 岩石力学 应变速率 尺寸效应 能量演化 弹性应变能 耗散能
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基于声发射能量分析的煤与瓦斯突出前兆特征试验研究 被引量：32
17
作者 唐巨鹏 郝娜 +1 位作者 潘一山 孙胜杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期31-42,共12页
煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,其突出机制不清制约了灾害预警的可靠性和有效性。采用声发射监测技术,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置,结合DS5系列全信息声发射信号分... 煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最严重的动力灾害,其突出机制不清制约了灾害预警的可靠性和有效性。采用声发射监测技术,以阜新孙家湾突出煤层为研究对象,利用自主研发的真三轴煤与瓦斯突出模拟试验装置,结合DS5系列全信息声发射信号分析测试系统,开展深部矿井不同埋深下煤与瓦斯突出相似模拟试验,分析煤与瓦斯突出能量演化过程,建立声发射参数特征与煤与瓦斯突出前兆信息关系指标。研究结果表明:(1)煤与瓦斯突出过程经历了孕育前期、孕育后期、激发–发展和终止4个阶段,突出过程中声发射能量信号经历了"平稳→升高→峰值"的演化过程,表明煤与瓦斯突出是一个煤体破坏和能量积累的力学过程。(2)在突出孕育前期AE能量处于较低水平,累计AE能量上升平稳,低能级频次占主导地位,突出危险性较弱;孕育后期AE能量大幅度增加,累计AE能量上升加快,高能级频次占主导地位,突出危险性较强。突出孕育不同时期AE能量信号的差异性可作为突出前兆信息,用于实时监测煤岩内部破裂动态变化情况,对突出预测、预警具有指导意义。(3)从声发射能量角度定义了反映煤与瓦斯突出孕育阶段危险性强弱的量化指标,为深部开采煤与瓦斯突出动力灾害预测预警提供科学参考。 展开更多
关键词 岩石力学 深部开采 煤与瓦斯突出 能量演化 声发射信号 前兆特征
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3种岩石能量演化特征的试验研究 被引量：32
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作者 张志镇 高峰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期416-422,共7页
为了探究岩性对受载岩石能量演化特征的影响规律,对煤岩、红砂岩和花岗岩等3种典型岩石试件进行了轴向加卸载试验.结果表明:与煤岩相比,红砂岩和花岗岩峰前不可逆变形较小,峰后应力跌落幅度较大,抗压强度分别是煤岩的4.37倍和5.02倍,弹... 为了探究岩性对受载岩石能量演化特征的影响规律,对煤岩、红砂岩和花岗岩等3种典型岩石试件进行了轴向加卸载试验.结果表明:与煤岩相比,红砂岩和花岗岩峰前不可逆变形较小,峰后应力跌落幅度较大,抗压强度分别是煤岩的4.37倍和5.02倍,弹性模量是煤岩的4.54倍和5.29倍,脆性指数是煤岩的2.32倍和2.81倍.煤岩在接近破坏时弹性能密度显著弱化,而红砂岩和花岗岩此特征不明显;岩石的强度和刚度越大,其储能极限和弹性能增长速率越大;脆性越强,其峰后弹性能释放越快速和彻底.3种岩石的能量分配模式在峰前阶段相似,而峰后阶段岩石脆性越大弹性能比例下降越大,且下降至最小值时所需时间较短,反映了其破坏过程的剧烈性. 展开更多
关键词 岩石力学 能量演化 岩性效应 三轴压缩 动力灾害
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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
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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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新能源大规模接入下的未来电力系统演化模型 被引量：29
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作者 谢宇翔 张雪敏 +2 位作者 罗金山 夏德明 张艳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期421-430,共10页
规模不断扩大的清洁能源以及快速发展的前沿技术将深刻影响未来电力系统的格局。然而现有的电力系统演化模型既没有充分考虑到清洁能源的特点,也没有对超导输电、储能等新技术进行建模。为此,借鉴电网规划的做法,以建设成本最小为优化目... 规模不断扩大的清洁能源以及快速发展的前沿技术将深刻影响未来电力系统的格局。然而现有的电力系统演化模型既没有充分考虑到清洁能源的特点,也没有对超导输电、储能等新技术进行建模。为此,借鉴电网规划的做法,以建设成本最小为优化目标,将电力、电量、调峰和环保约束引入电力系统演化模型,并从电力系统运行的角度建立了若干种前沿技术的简化模型,最后结合启发式规则和模拟植物生长算法提出了演化模型的求解方法。通过对国网经营区未来40年的演化分析,定量地给出了能源政策和新技术发展对电力流的影响,及其由于减少电力建设成本带来的收益。结果表明,模型可以为长期的能源政策和电力战略提供定量的决策参考。 展开更多
关键词 新能源 未来电力系统 演化模型
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