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单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究 被引量：34
1
作者 刘希灵 刘周 +1 位作者 李夕兵 韩梦思 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期267-274,共8页
通过开展灰岩巴西劈裂和单轴压缩声发射试验,探讨两种加载方式下岩石破裂声发射b值特性及b值计算影响因素。结果表明,累积计算b值拟合度高,误差较小;步距为5 dB时不同门槛值下b值随时间变化的总体规律基本一致,选择5 dB的步距和40 dB的... 通过开展灰岩巴西劈裂和单轴压缩声发射试验,探讨两种加载方式下岩石破裂声发射b值特性及b值计算影响因素。结果表明,累积计算b值拟合度高,误差较小;步距为5 dB时不同门槛值下b值随时间变化的总体规律基本一致,选择5 dB的步距和40 dB的门槛值计算b值比较合理,能够降低非岩石破裂信号对b值变化的影响。由动态b值的波动程度可以看出,在劈裂荷载下灰岩损伤演化过程可分为3个阶段,即(0~40%)δ_c(δ_c为峰值强度)、(40%~90%)δ_c和(90%~100%)δ_c,而在单轴加载下可分为:(0~80%)δ_c和(80%~100%)δ_c两个阶段,且不同阶段岩石内部损伤的程度不同。在裂纹扩展阶段,相比单轴加载,劈裂荷载下动态b值增加较为稳定,但在整个破坏过程中劈裂荷载下动态b值波动更大,在单轴压缩和劈裂加载方式下b值的大小取决于灰岩破裂面上的结构性质及破裂模式。 展开更多
关键词 岩石声发射 B值 单轴压缩 巴西劈裂 影响因素
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冻融循环作用下砂岩受拉损伤特性的声发射试验 被引量：27
2
作者 刘慧 蔺江昊 +4 位作者 杨更社 贠烨辉 张慧梅 梁博 张尧 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期830-839,共10页
在煤矿井巷冻结法施工工程中,地下工程结构的破坏常始于受拉区域,因此开展冻融岩石的抗拉强度劣化机理研究有一定意义。对不同冻融循环作用下的砂岩进行巴西劈裂实时声发射监测,从细观层次探讨了冻融作用对砂岩劈裂损伤过程的影响。结... 在煤矿井巷冻结法施工工程中,地下工程结构的破坏常始于受拉区域,因此开展冻融岩石的抗拉强度劣化机理研究有一定意义。对不同冻融循环作用下的砂岩进行巴西劈裂实时声发射监测,从细观层次探讨了冻融作用对砂岩劈裂损伤过程的影响。结果表明:冻融作用引起砂岩物理性质改变,抗拉强度降低;冻融砂岩劈裂损伤在时间域具有连续演进的特征,损伤发育速度在关键时刻有突变,可通过振铃计数峰值进行定性评判;在冻融循环5次前后,损伤发育速度突变,表现为声发射事件频率与能量值突增;随着冻融循环次数的增加,声发射累计能量出现时间提前,持续时长缩短,岩样提前进入弹性变形阶段,呈现由脆性破坏向延性破坏转换的趋势;高能声发射事件多发于损伤快速扩展期,可作为损伤传导和加剧的重要参照;振铃计数和累计能量同步大幅度激增至更高数量级是冻融砂岩破坏失稳时间域的前兆信息;声发射b值先降后升,表明砂岩破坏模式由内部大裂隙破坏转变为持续小裂隙破坏。依据损伤力学理论,基于累计振铃计数所建立的损伤变量能较好反映冻融砂岩抗拉损伤演化过程各阶段及损伤特征。 展开更多
关键词 冻融循环 细粒砂岩 巴西劈裂 声发射 抗拉损伤
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不同岩性巴西劈裂试验的声发射特征 被引量：26
3
作者 李果 艾婷 +3 位作者 于斌 张茹 高明忠 徐晓炼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期870-881,共12页
应用声发射及其定位技术,系统研究了10种不同岩石的巴西劈裂失稳过程,分析了随应力时间变化其声发射活动规律,并从内部细观结构对其破坏机制进行了分析,得到了顶板岩层不同高度不同岩性的微观破裂机理。结果表明:由于不同岩性岩石内部... 应用声发射及其定位技术,系统研究了10种不同岩石的巴西劈裂失稳过程,分析了随应力时间变化其声发射活动规律,并从内部细观结构对其破坏机制进行了分析,得到了顶板岩层不同高度不同岩性的微观破裂机理。结果表明:由于不同岩性岩石内部微观组成存在差异,砂性岩石劈裂抗拉强度和竖直方向的压缩极限应变约为泥性岩石的1.60倍。峰值强度时,砂性岩石的振铃计数和能量远大于泥性岩石,且其振铃计数和能量时间曲线比较均匀,而泥性岩石曲线"阶跃"现象明显;岩性不同,内部初始裂纹的位置也不同,裂纹初始及其扩展方向是诱发岩样裂纹贯通的主要原因。砂性岩石破坏前兆点早于泥性岩石出现,且大部分处于不稳定裂纹扩展阶段(含粗砂细砾岩和砂岩除外);顶板岩石在受拉变形过程中,泥性岩石失稳破坏时更加剧烈和突然,预警时间较短,可能带来安全隐坏,因此必须做好相应的支护措施。 展开更多
关键词 泥性岩石 砂性岩石 巴西劈裂 声发射
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不同温度循环冷却作用后花岗岩巴西劈裂特征及其物理力学特性演化规律研究 被引量：24
4
作者 李春 胡耀青 +4 位作者 张纯旺 赵中瑞 靳佩桦 胡跃飞 赵国凯 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1797-1807,共11页
干热岩地热开发中,井筒钻进及热储层的热交换都涉及高温岩体受不同程度的冷热循环,导致井筒破裂失稳或热储层破裂程度增加,为了揭示其机制,采用岩石力学试验机并结合声发射监测系统,研究不同温度循环作用后花岗岩的纵波波速及巴西劈裂... 干热岩地热开发中,井筒钻进及热储层的热交换都涉及高温岩体受不同程度的冷热循环,导致井筒破裂失稳或热储层破裂程度增加,为了揭示其机制,采用岩石力学试验机并结合声发射监测系统,研究不同温度循环作用后花岗岩的纵波波速及巴西劈裂破坏过程。结果表明:(1)随着温度循环次数的不断增加,2种冷却作用下花岗岩所对应的抗拉强度均逐渐降低,遇水冷却循环作用后花岗岩的抗拉强度要低于自然冷却状态下花岗岩的抗拉强度,且花岗岩在高温高循环次数下的劣化程度较为明显,当温度大于500℃时,花岗岩试样的表观颜色逐渐变为土黄色,试样逐渐由脆性向延性转化。(2)根据温度可以将花岗岩的破坏特征分为3个阶段,在低温阶段(100℃~200℃),试样均沿着巴西圆盘中心线发生破裂;中温阶段(300℃~400℃),试样沿着与直径呈一定角度破裂;高温阶段(500℃~700℃),试样破裂模式复杂,较为破碎。(3)低温阶段时的花岗岩随温度循环的变化其纵波波速、强度特征以及变形均变化较小;当试样处于中、高温度阶段时,随循环次数的增加其强度、波速等各项参数衰减幅度逐渐增大。研究结果可为地热开发中井筒破坏失稳及热储层岩体的破裂模式提供理论参考。 展开更多
关键词 岩石力学 巴西劈裂 高温花岗岩 抗拉强度 循环冷却 破坏模式
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考虑层理影响页岩巴西劈裂及声发射试验研究 被引量：21
5
作者 侯鹏 高峰 +4 位作者 杨玉贵 张志镇 高亚楠 张向向 张骥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1603-1612,共10页
基于不同层理角度的页岩巴西劈裂试验,利用高速摄像系统和声发射系统,对页岩力学特性、裂纹扩展及声发射特征的层理效应进行了深入研究。结果表明：（1）页岩巴西劈裂破坏过程可以分为压密、弹性和破坏3个阶段;（2）页岩抗拉强度、劈裂... 基于不同层理角度的页岩巴西劈裂试验,利用高速摄像系统和声发射系统,对页岩力学特性、裂纹扩展及声发射特征的层理效应进行了深入研究。结果表明：（1）页岩巴西劈裂破坏过程可以分为压密、弹性和破坏3个阶段;（2）页岩抗拉强度、劈裂模量和应力峰值时变形的各向异性特征明显,层理角度θ=30°时,层理效应最为明显,θ=90°时影响最小;（3）θ=0°和θ=15°时试样的裂纹破坏面基本是沿着层理面,θ=30°时裂纹面交切层理面,与加载基线面重合,θ=45°～90°的各试样的断裂面呈不同程度的偏离加载基线面,为弧面或曲面;（4）θ=30°和θ=45°为破坏机制转化角,其中θ=30°为沿着层理面压致性张拉开裂转化为交切层理面开裂的转化角,θ=45°为交切层理面开裂转化为交切层理面且沿着层理面不同程度的剪切滑移开裂的转化角;（5）声发射活动性和能量释放随层理角度的增加而加强,主要因为受层理角度的影响,其破坏机制不同,这也进一步验证了页岩随层理角度的变化,其破坏机制的各向异性。能率峰值与抗拉强度具有很好的线性关系,表明声发射能率峰值能很好地反映岩石抗拉伸破坏的程度。 展开更多
关键词 页岩 巴西劈裂 声发射 各向异性 裂纹扩展
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单轴压缩及劈裂试验下煤的声发射特征研究 被引量：17
6
作者 刘斌 赵毅鑫 +1 位作者 张汉 袁耀 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期613-621,共9页
为研究准静态加载下强冲击倾向性煤的抗拉及抗压性能,利用万能试验机系统和声发射监测系统分别对煤样进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,并监测加载过程中的声发射参数,对比分析煤样在2种加载方式(拉、压)下的变形破坏特征、煤样声发射时... 为研究准静态加载下强冲击倾向性煤的抗拉及抗压性能,利用万能试验机系统和声发射监测系统分别对煤样进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,并监测加载过程中的声发射参数,对比分析煤样在2种加载方式(拉、压)下的变形破坏特征、煤样声发射时空演化规律及微观破坏机制。研究表明:拉、压载荷下煤样的变形特征基本一致,但也存在一定差异,压缩下较劈裂下压密阶段历时长且变形大,峰后阶段历时短,破坏剧烈;拉、压载荷下声发射幅值分布基本一致,低幅值(40~60d B)较多,高幅值较少,且比例随着幅值的增大而减小,二者呈幂函数关系,以高幅值声发射信号的出现可将加载过程划分为5个阶段;拉、压载荷下声发射空间定位演化特征基本一致,裂隙压密和裂纹萌生阶段缓慢产生声发射事件,裂纹稳定扩展阶段较快产生声发射事件,非稳定扩展阶段快速产生声发射事件,出现声发射丛聚现象;峰后阶段存在一定差异,压缩下较劈裂下产生速度快;拉、压载荷下煤样微观破坏机制均为以拉伸破坏为主导的拉剪混合破坏,但剪切破坏出现时间不同,压缩下主要发生在裂纹非稳定扩展阶段,而劈裂下则出现在裂纹萌生、裂纹非稳定扩展和峰后破坏阶段。 展开更多
关键词 单轴压缩 巴西劈裂 冲击倾向性煤 声发射 幅值 时空演化
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SHPB劈裂试验下橡胶水泥砂浆的动态力学、能量特性及破坏机理试验研究 被引量：15
7
作者 杨荣周 徐颖 +1 位作者 陈佩圆 王佳 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期10062-10072,共11页
基于静载巴西劈裂原理,开展了橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)劈裂试验,对其动态力学、能量特性及破坏机理进行了研究。根据损伤力学,从强度和能量的角度分析了橡胶掺量、养护湿度和冲击荷载对水泥砂浆动态劈裂损伤的影响,并探... 基于静载巴西劈裂原理,开展了橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)劈裂试验,对其动态力学、能量特性及破坏机理进行了研究。根据损伤力学,从强度和能量的角度分析了橡胶掺量、养护湿度和冲击荷载对水泥砂浆动态劈裂损伤的影响,并探讨了三种损伤因素下的六种损伤路径。结合圆盘试件的破坏模式,建立了冲击劈裂简化平面理想受力模型,分析了破裂方式-Ⅰ和破裂方式-Ⅱ两种截然不同的动态劈裂方式,并初步探讨了破裂方式-Ⅱ下圆盘试样的破坏机理。结果表明,掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均降低了水泥砂浆的动态劈裂拉伸强度;普通水泥砂浆和橡胶水泥砂浆有着相同的应力率和应变率演化趋势;掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均在一定程度上阻碍了能量在水泥砂浆圆盘试件中的传递;不同的单一损伤因素和复合损伤因素对水泥砂浆圆盘试样造成的动态劈裂损伤不同;在较大的冲击荷载下,圆盘试样会因“三角形压碎区”、“劈裂拉伸区”和“弯曲断裂区”的形成而被破坏。最后,从细观的角度分析讨论了界面过渡区(ITZ)对SHPB劈裂下橡胶水泥砂浆强度和抗冲击性能的影响。 展开更多
关键词 橡胶水泥砂浆 分离式霍普金森压杆(SHPB) 巴西劈裂 动态力学 能量特性 破坏机理
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基于Flatjoint接触模型的岩石单轴压缩和巴西劈裂颗粒流模拟研究 被引量：14
8
作者 刘富有 陈鹏宇 余宏明 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第9期60-65,共6页
基于颗粒流平台,选择Flatjoint接触模型作为岩石模拟的基本模型,用单轴压缩和巴西劈裂数值试验测试岩石宏观参数,对数值试验进行正交设计,采用多因素方差分析和回归分析研究宏细观参数之间的关系。在此基础上,提出了基于岩石单轴压缩和... 基于颗粒流平台,选择Flatjoint接触模型作为岩石模拟的基本模型,用单轴压缩和巴西劈裂数值试验测试岩石宏观参数,对数值试验进行正交设计,采用多因素方差分析和回归分析研究宏细观参数之间的关系。在此基础上,提出了基于岩石单轴压缩和巴西劈裂数值试验的细观参数匹配方法。以灰岩的室内试验为基础,对灰岩细观参数进行了标定,实现了灰岩单轴压缩和巴西劈裂的颗粒流模拟,模拟结果与试验结果相接近,验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 岩石 颗粒流 Flatjoint接触模型 单轴压缩 巴西劈裂
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页岩巴西劈裂试验的能量分布与临界特征分析 被引量：12
9
作者 谢凯楠 姜德义 +4 位作者 蒋翔 陈结 王静怡 袁曦 周军平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期613-620,共8页
为了清晰了解具有脆性破坏特征的页岩在拉伸破坏下的能量统计分布特征,研究整体破坏能量分布与局部应力下的能量统计分布规律,从而为现场压裂机制提供理论依据。选取四川盆地南部地区龙马溪组钙质页岩进行巴西劈裂(间接拉伸)的声发射试... 为了清晰了解具有脆性破坏特征的页岩在拉伸破坏下的能量统计分布特征,研究整体破坏能量分布与局部应力下的能量统计分布规律,从而为现场压裂机制提供理论依据。选取四川盆地南部地区龙马溪组钙质页岩进行巴西劈裂(间接拉伸)的声发射试验,加载速率分别为0.005,0.05,0.5 mm/min。结果表明:(1)在各个加载速率下岩石破坏过程的能量概率密度函数符合幂定律分布,并遵循时间上的幂律无尺度分布。(2)局部应力下的能量概率密度函数也符合幂定律分布,与幂值分布图变化规律形成良好对应,各局部应力阶段下的能量概率分布曲线向着整体破坏的能量概率分布曲线流动。(3)当应力σ达到0.9σmax,系统进入临界态,能量分布曲线与幂值分布曲线接近于整体破坏过程中的能量分布曲线与幂值分布曲线,并逐渐重合。(4)试验结果与纤维束模型数值模拟结果相符,当应力σ达到试件破坏应力的90%后,分叉率ξ急剧增大,直至岩石破坏,能良好验证临界态特性。 展开更多
关键词 页岩 巴西劈裂 声发射 能量 临界态
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砂岩巴西劈裂抗拉强度的尺寸效应研究 被引量：11
10
作者 徐快乐 刘聪颖 +3 位作者 倪鑫 朱余 宛良朋 邓华锋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2020年第2期126-129,共4页
尺寸效应是岩石力学试验研究中不可回避的问题,直接关系到岩石力学参数取值是否合理。在以往岩石劈裂抗拉强度的尺寸效应研究中,主要考虑了岩样厚径比的影响,较少考虑岩样直径的影响。基于此,在前期研究的基础上,设计进行了25,30,50,100... 尺寸效应是岩石力学试验研究中不可回避的问题,直接关系到岩石力学参数取值是否合理。在以往岩石劈裂抗拉强度的尺寸效应研究中,主要考虑了岩样厚径比的影响,较少考虑岩样直径的影响。基于此,在前期研究的基础上,设计进行了25,30,50,100,150 mm 5种直径岩样的巴西劈裂试验。研究结果表明:①在厚径比一定的情况下,岩样直径从25 mm增大到150 mm,对应抗拉强度呈现先陡后缓的降低趋势,在岩样直径>50 mm后,抗拉强度趋于稳定,变化趋势总体可以用指数函数较好地表达;②岩石的劈裂抗拉强度尺寸效应,不仅与岩样的厚径比有关,而且与岩样的直径有关,综合以往研究经验,建议控制岩样的厚径比为0.3左右、直径在50 mm以上,这样可以较好地消除尺寸效应对劈裂抗拉强度的影响。相关研究结果可为岩石劈裂抗拉强度的尺寸效应分析提供较好的依据。 展开更多
关键词 砂岩 巴西劈裂 抗拉强度 直径 尺寸效应
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煤试样巴西劈裂的声发射特征研究 被引量：10
11
作者 付军辉 黄炳香 +2 位作者 刘长友 杨伟 王龙飞 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第4期25-28,共4页
基于细观损伤力学开发的RFPA2D数值模拟软件,分析了巴西劈裂试样的应力分布特征。利用微机控制试验机进行了煤试样的巴西劈裂试验,对煤巴西劈裂全过程中的声发射特征进行了研究。试验结果表明:声发射事件伴随整个煤试样劈裂过程,在不同... 基于细观损伤力学开发的RFPA2D数值模拟软件,分析了巴西劈裂试样的应力分布特征。利用微机控制试验机进行了煤试样的巴西劈裂试验,对煤巴西劈裂全过程中的声发射特征进行了研究。试验结果表明:声发射事件伴随整个煤试样劈裂过程,在不同的加载阶段有不同的声发射特征;随着载荷的增加,煤的应力场随时发生变化,从加载初期到破坏时,再到破坏后x轴方向拉应力经历了"不明显-最明显-不太明显"的过程;在煤试样将要破坏时拉应力达到峰值,证实了煤试样劈裂是受拉破坏,此时声发射事件最为明显。 展开更多
关键词 煤试样 巴西劈裂 声发射 应力场
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水、孔洞及层理耦合作用下的千枚岩巴西劈裂试验研究 被引量：10
12
作者 张闯 任松 +1 位作者 张平 隆能增 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1612-1624,共13页
千枚岩普遍分布于我国西南地区,地下水、层理、微孔隙以及微裂隙等因素均会在一定程度上削弱其力学特性,进而给相关工程的稳定性问题提出严峻挑战。基于巴西劈裂试验,研究了水、层理以及孔洞共同耦合作用下千枚岩的抗拉强度、能量以及... 千枚岩普遍分布于我国西南地区,地下水、层理、微孔隙以及微裂隙等因素均会在一定程度上削弱其力学特性,进而给相关工程的稳定性问题提出严峻挑战。基于巴西劈裂试验,研究了水、层理以及孔洞共同耦合作用下千枚岩的抗拉强度、能量以及破坏形式。研究表明:抗拉强度随含水率、孔径以及层理角度的增加均表现出逐渐下降的趋势,但是,抗拉强度对含水率、孔径以及层理角度的变化具有不同的敏感性,主要体现为层理角度最为显著,孔径大小次之,含水率最小;不同层理下的抗拉强度具有明显的各向异性,抗拉强度的各向异性度随含水率以及孔径的增加而增加,且其随含水率的增加速率更为显著;能量随含水率、孔径以及层理角度的增加逐渐增加,与抗拉强度的变化规律具有一致性;不同层理下的能量亦表现出明显的各向异性,但其各向异性度普遍大于同等条件下的抗拉强度的各向异性度;试件破坏形式受孔径、层理角度以及含水率等因素的影响,其中,孔洞的存在主要影响裂纹起裂位置,孔径大小主要影响裂纹起裂强度,层理角度主要影响裂纹扩展路径,含水率主要影响裂纹数量。该研究成果对于更加深入地理解岩石抗拉特性以及提升岩土工程稳定性均具一定价值。 展开更多
关键词 千枚岩 层理 含水率 孔洞 巴西劈裂
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压缩与劈裂条件下矿岩声发射信号的频率特性 被引量：9
13
作者 刘希灵 王金鹏 +1 位作者 李夕兵 潘梦成 《实验力学》 CSCD 北大核心 2018年第2期201-208,共8页
为研究岩石在单轴压缩与巴西劈裂加栽条件下声发射信号的频率特性，在RMT-150C岩石力学试验系统上对流纹斑岩开展了单轴压缩和巴西劈裂条件下的声发射实验。实验结果表明：在单轴压缩实验中，声发射信号的峰值频率分布在550kHz以下，550... 为研究岩石在单轴压缩与巴西劈裂加栽条件下声发射信号的频率特性，在RMT-150C岩石力学试验系统上对流纹斑岩开展了单轴压缩和巴西劈裂条件下的声发射实验。实验结果表明：在单轴压缩实验中，声发射信号的峰值频率分布在550kHz以下，550kHz以上的信号极少，并且100kHZ以下的信号占大多数；而巴西劈裂实验中，声发射信号的峰值频率也分布在550kHZ以下，以100～200kHZ的信号为主。此外，岩样在单轴压缩破坏过程中声发射信号的峰值频率在达到峰值应力前明显降低，而巴西劈裂破坏过程中声发射信号的峰值频率主要集中在100～200kHZ之间，在达到峰值应力前50kHZ左右的低频信号开始增多，但变化不明显。 展开更多
关键词 岩石声发射 单轴压缩 巴西劈裂 峰值频率 破裂尺度 幅值分布
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劈裂条件下岩石应变空间变异性与b值关系 被引量：9
14
作者 苏晓波 纪洪广 +3 位作者 权道路 耿景明 张改改 高宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期239-246,共8页
为更深入地了解岩石的破裂过程,研究了岩石在巴西劈裂条件下变形的空间差异性与声发射分数维间的关系。由于岩石具有非均质性和各向异性特征,花岗岩颗粒较大,组构复杂,能够较好地表现岩石的各向异性,灰绿岩组构较为细腻,可以和花岗岩形... 为更深入地了解岩石的破裂过程,研究了岩石在巴西劈裂条件下变形的空间差异性与声发射分数维间的关系。由于岩石具有非均质性和各向异性特征,花岗岩颗粒较大,组构复杂,能够较好地表现岩石的各向异性,灰绿岩组构较为细腻,可以和花岗岩形成对比。砂岩作为沉积岩的一种,可以验证试验结论的正确性,增加试验结论的普适性。以花岗岩、辉绿岩和砂岩为研究对象,通过在圆盘劈裂轴线的上、中、下3个区域布置应变片,采用3组应变片检测值的离散度统计,定义应变空间变异系数Cv,同时结合声发射监测数据,获得声发射幅值分数维b值。两者对比研究发现,岩样应变空间变异性与声发射幅值分数维关系如下:岩石劈裂过程中,应变空间变异系数Cv随加载进程的变化趋势与声发射幅值分数维b值的变化趋势相反,皮尔逊相关系数在-0.756^-0.9318,以试验的手段证明了声发射幅值分数维与变形离散度间存在显著的负相关性;b值是岩石区域间变形不协调性在破裂释能上的表现,变异系数增加的局部破裂或整体破裂阶段与b值降低阶段对应;变异系数基本不变阶段与b值基本稳定不变阶段相对应,表明空间变形处于自适应协调一致阶段,变异系数下降阶段对应b值上升阶段,表明各区域变形处于由不协调向协调一致性转变阶段;受限于统计方式,b值往往是一个时间段内的平均结果。在每次较大的破裂振动前,总会存在平静期,因此时间窗口选取不当,容易导致b值统计结果的起伏跳动,b值的跳动趋势往往给研究人员带来困惑。变形变异系数为实时监测值,其变化趋势平稳,可达到与b值同样的监测效果,且避免b值统计缺陷;岩石区域间应变的空间变异性与b值相互印证,二者皆可作为岩石破裂的一种表征,来反映岩石自身组构的均质性以及破裂的过程性。理论上,地震和矿山微震中的b值� 展开更多
关键词 古登堡-里希特公式 巴西劈裂 分数维 空间变异性 B值
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巴西劈裂条件下似斑状花岗岩试样力学及声发射特征 被引量：6
15
作者 苏晓波 纪洪广 +3 位作者 权道路 高宇 张改改 张同钊 《金属矿山》 CAS 北大核心 2019年第8期22-26,共5页
新城金矿新主井计划建设深度1 527 m,为了探究该主井1 300 m左右似斑状粗粒花岗岩受拉破裂的力学特征,取新主井工勘孔似斑状花岗岩岩样,借助应变检测装置及声发射检测设备等对劈裂受载的似斑状花岗岩进行加载过程的实时监测。试验结果表... 新城金矿新主井计划建设深度1 527 m,为了探究该主井1 300 m左右似斑状粗粒花岗岩受拉破裂的力学特征,取新主井工勘孔似斑状花岗岩岩样,借助应变检测装置及声发射检测设备等对劈裂受载的似斑状花岗岩进行加载过程的实时监测。试验结果表明:①花岗岩试样的横向应变变形分3个阶段,且临近破裂前应变变化趋势表现出非稳定性运动特征;②随着加载进程的推进,声发射计数整体活动性逐渐增强,计数的变化随时间进程呈现出起伏上升的规律,并且逐渐由稀疏变得密集;③结合运动稳定性理论、振动能量分析及试验结果,得到一次破裂过程中平均每个声发射信号携带的能量出现峰值的现象可以作为似斑状花岗岩劈裂破坏加剧前兆之一。 展开更多
关键词 似斑状花岗岩 巴西劈裂 裂纹扩展 声发射
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高温热处理对花岗岩巴西劈裂裂纹萌生与破坏特征的影响
16
作者 杨哲懿 武晋文 +3 位作者 邱永锋 宋高莹 宇文惠鑫 李海涛 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第3期402-410,共9页
为研究高温对劈裂裂纹产生、扩展和贯通过程的影响,对25~1000℃热处理后的花岗岩开展巴西劈裂实验,采用数字图像相关技术(DigitalImagineCorrelation,DIC)跟踪分析了试样在劈裂过程中的主应变场演化。研究结果表明:1)随着热处理温度升高... 为研究高温对劈裂裂纹产生、扩展和贯通过程的影响,对25~1000℃热处理后的花岗岩开展巴西劈裂实验,采用数字图像相关技术(DigitalImagineCorrelation,DIC)跟踪分析了试样在劈裂过程中的主应变场演化。研究结果表明:1)随着热处理温度升高,花岗岩劈裂破坏后宏观断口处弯曲程度加剧,破坏模式由拉伸破坏变为拉剪混合破坏。2)不同高温劈裂条件下,花岗岩总体经历了弹性-塑性-破坏阶段。25℃时,试样发生脆性破坏,塑性变形和破坏阶段极短;100~500℃时,主应变在塑性阶段内明显累积,破坏阶段很短,仍为脆性断裂;600~1000℃时,破坏阶段明显,失效模式转变为延性破坏。3)随着温度升高,花岗岩延性逐渐增大,端部效应减弱,弹塑性过渡点PE-F相应的荷载水平线性降低。 展开更多
关键词 花岗岩 高温 巴西劈裂 数字图像相关技术 裂纹萌生
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温度影响下石窟砂岩力学特性试验研究
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作者 朱鹏熹 王成龙 +2 位作者 蒋思维 仉文岗 陈卉丽 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期3310-3320,共11页
石窟寺所处环境长期面临着冷热交替作用,温度变化往往导致石窟围岩的力学性质发生变化。以重庆大足石刻石窟砂岩为研究对象,通过单轴压缩试验和巴西劈裂试验,对石窟砂岩的力学特性展开试验研究,分析不同温度和冷热循环条件下的石窟砂岩... 石窟寺所处环境长期面临着冷热交替作用,温度变化往往导致石窟围岩的力学性质发生变化。以重庆大足石刻石窟砂岩为研究对象,通过单轴压缩试验和巴西劈裂试验,对石窟砂岩的力学特性展开试验研究,分析不同温度和冷热循环条件下的石窟砂岩的应力-应变曲线、岩石强度、峰值应力和应变、弹性模量和破坏形态。结果表明:(1)10次冷热循环后,砂岩的单轴抗压强度降低,其中相较于自然冷却,水冷却循环会显著减小砂岩的单轴抗压强度。砂岩的抗拉强度受冷却方式影响较大,低温水冷却循环下砂岩的抗拉强度最小。(2)10次冷热循环作用后,砂岩的峰值应变降低。相较于自然冷却,水冷却循环会减小石窟砂岩的弹性模量,当冷热循环次数由5次增加到10次时,砂岩的弹性模量也会减小。(3)砂岩在单轴压缩下的破坏模式以剪切破坏为主,而冷热循环作用后砂岩破坏模式变复杂。砂岩在巴西劈裂下的破坏形式的主要区别在于裂纹形态和数量,遇水冷却循环作用后,砂岩主裂纹由直线形向弧形转化,或产生次裂纹。 展开更多
关键词 岩石力学 石窟砂岩 温度影响 单轴压缩 巴西劈裂 力学特性
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含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制
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作者 张村 王磊 +3 位作者 王潇杰 刘金保 崔舒畅 陈见行 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期362-371,共10页
利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈... 利用废弃矿井采空区作为储水空间对矿区生态环境和经济发展具有重要作用,但在不同含水率影响下,煤岩体强度会出现一定的弱化,进而影响地下储库的稳定性。以关闭的大台矿井-710 m开采水平3#煤层煤样为研究对象,研究不同含水率煤样巴西劈裂强度弱化程度、劈裂破坏特征和声发射演化规律;借助CT扫描浸水前后煤样孔隙特征,探究其内在影响机制。研究结果表明:干燥煤样圆盘表面的主要裂纹沿劈裂面存在,而饱和煤样的裂纹偏离劈裂面,形成许多不规则的剪切裂纹。随着含水率的增加,圆盘表面劈裂裂隙平整度降低,从干燥到饱和,裂隙分形维数由1.066升高至1.298;煤样抗拉强度随含水率增加呈线性减小,但峰值应变则呈先增大后减小的抛物线变化;煤样声发射累计计数随含水率增加而逐渐减小,破坏阶段低含水率煤样产生张拉为主的拉剪复合裂隙且尺度较大,高含水率煤样产生小尺度张拉裂隙。煤样浸水后原生裂隙扩张,孔隙率提高2.55%,煤样孔隙率升高使煤样损伤发育加速,进而导致在劈裂过程中更易形成贯通裂隙;水的存在弱化了原生裂隙胶结强度,使劈裂裂隙沿强度较小的节理裂隙面扩张,初始劈裂面粗糙度增加。新增裂隙的减小也同样使声发射强度降低。 展开更多
关键词 废弃矿井 含水率 巴西劈裂 抗拉强度 声发射 弱化机制
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人造结石的静动态巴西劈裂试验研究
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作者 顾春苗 刘冠琳 +1 位作者 周风华 李科斌 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期160-171,共12页
为探讨人造结石在不同条件下的力学性能,制备了不同配比(硬度、孔隙率、粉水比、蛋白含量)的牙科石膏试样(人造结石),对其开展准静态巴西劈裂试验,并利用φ40 mm分离式霍普金森压杆进行动态加载,结合高速相机、数字图像相关等测试方法... 为探讨人造结石在不同条件下的力学性能,制备了不同配比(硬度、孔隙率、粉水比、蛋白含量)的牙科石膏试样(人造结石),对其开展准静态巴西劈裂试验,并利用φ40 mm分离式霍普金森压杆进行动态加载,结合高速相机、数字图像相关等测试方法观察试样在劈裂过程中的破坏过程以及应变场演化规律,获得应变时程曲线。试验结果表明:人造结石的准静态拉伸强度与硬度、粉水比成正比,与孔隙率成反比,而蛋白质含量对拉伸强度的影响不大,但会影响其韧脆性。在动态加载下,人造结石试样具有明显的应变率强化效应,拉伸强度动态增强因子与应变率对数之间呈线性增长关系。研究方法为人造结石的力学特性研究提供了一种有效的实验方法和分析手段。 展开更多
关键词 人造结石 巴西劈裂 应变率 分离式霍普金森压杆 数字图像相关 动态增强因子
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区间温度循环作用后花岗岩抗拉强度演化特征试验研究
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作者 赵文艳 黄长松 +2 位作者 陈跃都 王凯飞 张扬 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第8期23-30,共8页
为揭示300~150℃循环热处理后花岗岩物理性质及抗拉强度演变规律,对经过不同热处理循环次数的花岗岩自然吸水率、纵波波速变化进行测定,并开展巴西劈裂试验,期间采用声发射技术监测其破坏过程的声发射特征。结果表明:(1)花岗岩经历300~... 为揭示300~150℃循环热处理后花岗岩物理性质及抗拉强度演变规律,对经过不同热处理循环次数的花岗岩自然吸水率、纵波波速变化进行测定,并开展巴西劈裂试验,期间采用声发射技术监测其破坏过程的声发射特征。结果表明:(1)花岗岩经历300~150℃循环热处理后,自然吸水率增大,变化量在0.25%~0.35%,纵波波速降低,衰减量为1132.3~1199.6 m/s;(2)花岗岩抗拉强度随热处理次数增多呈指数型减小,室温-300℃-室温处理方式下花岗岩抗拉强度最低,为13.21 MPa,而300~150℃循环热处理下,抗拉强度较室温-300℃-室温处理方式有所提高;(3)与室温条件相比,循环热处理后花岗岩加载至破坏所用时间呈降低趋势,且峰值荷载前出现声发射累计能量突变及振铃数峰值现象;(4)花岗岩经过300~150℃循环热处理后,破坏时监测的声发射累计能量和波速损伤变量与循环次数的变化趋势相反。研究成果可为一定温度区间循环下花岗岩物理力学演变行为提供参考。 展开更多
关键词 温度循环 巴西劈裂 声发射 抗拉强度 人工热储层
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