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岩石破裂过程的数值模拟研究 被引量:105
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作者 黄明利 唐春安 朱万成 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期468-471,共4页
考虑不同粒度组成和缺陷分布的岩石 ,对其裂纹扩展、演化过程的影响 ,建立数学模型 ,应用 RFPA2 D程序分析了均质度对岩石类脆性材料在外载作用下的裂纹扩展、演化过程的影响 ,和相关的实验结果进行对比 ,指出了均质度对材料破坏过程的... 考虑不同粒度组成和缺陷分布的岩石 ,对其裂纹扩展、演化过程的影响 ,建立数学模型 ,应用 RFPA2 D程序分析了均质度对岩石类脆性材料在外载作用下的裂纹扩展、演化过程的影响 ,和相关的实验结果进行对比 ,指出了均质度对材料破坏过程的决定性影响。 展开更多
关键词 单裂纹 裂纹演化规律 岩石破裂 数值模拟
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分层胶结充填体力学特性及裂纹演化规律 被引量:16
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作者 唐亚男 付建新 +1 位作者 宋卫东 张永芳 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1286-1298,共13页
在进行大尺寸采空区嗣后充填过程中,胶结充填体易出现分层等结构现象.为深入分析结构特征对胶结充填体力学特性及裂纹演化规律的影响,首先制作中间层高度比为0.2、0.4、0.6和0.8,灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10的分层胶结充填体试件,... 在进行大尺寸采空区嗣后充填过程中,胶结充填体易出现分层等结构现象.为深入分析结构特征对胶结充填体力学特性及裂纹演化规律的影响,首先制作中间层高度比为0.2、0.4、0.6和0.8,灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8和1∶10的分层胶结充填体试件,然后利用GAW–2000伺服试验系统开展单轴压缩试验,最后借助二维颗粒流软件(PFC–2D),分析胶结充填体内部裂纹分布规律.结果表明:(1)分层充填体单轴抗压强度与高度比呈指数函数关系、与灰砂比呈多项式函数关系;弹性模量与高度比及灰砂比均呈多项式函数关系;单轴抗压强度及弹性模量均随高度比的增加而减小、随灰砂比的增大而增大,且两者对灰砂比敏感度更高.(2)充填体内部裂纹演化曲线先缓慢上升,达到单轴抗压强度的80%左右时快速上升,且灰砂比越大、高度比越大,上升速度越快,拐点到来越早,充填体试件越易发生破坏,超过单轴抗压强度后曲线开始迅速下降.(3)分层充填体主要表现为剪切破坏、张拉破坏及共轭剪切破坏,且破坏主要集中于中间软弱层;高度比越大,试件内部裂纹越密集,灰砂比越大,裂纹越易向两端演化. 展开更多
关键词 阶段嗣后充填 分层胶结充填体 单轴抗压强度 裂纹演化规律
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煤层水力压裂应力与裂隙演化的细观规律 被引量:12
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作者 李全贵 邓羿泽 +4 位作者 胡千庭 张跃兵 宋明洋 刘继川 石佳林 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期32-40,共9页
水力压裂作为煤层强化增透技术的一种,其应力演化特征及裂隙形态与扩展范围的判断尤为重要。采用离散元数值方法,以导向压裂为背景,建立水力压裂流固耦合模型;通过应力路径、裂纹热点图等手段,探究水力压裂过程中压裂排量、泊松比、天... 水力压裂作为煤层强化增透技术的一种,其应力演化特征及裂隙形态与扩展范围的判断尤为重要。采用离散元数值方法,以导向压裂为背景,建立水力压裂流固耦合模型;通过应力路径、裂纹热点图等手段,探究水力压裂过程中压裂排量、泊松比、天然裂隙密度对应力演化和裂隙演化的影响及其细观规律。结果表明:不同压裂排量下的应力演化方向及最终应力路径曲线形状有着明显的不同,低排量下裂隙附近的应力比值逐渐增大,而在高排量下先增大后减小;煤层泊松比越大,平均压裂半径越低,但对起裂时间及裂隙的扩展形态影响不明显;天然裂隙的发育情况对水力裂隙的扩展起着关键性作用,高裂隙发育煤层水力裂隙扩展的方向性无法预测,应力演化方向会出现反转现象;压裂过程中不同区域的应力演化特征能够反映出裂隙的扩展状态,现场可通过监测压裂区域附近应力变化,判断水力压裂缝网的扩展范围。 展开更多
关键词 水力压裂 应力演化 裂隙演化 细观规律 离散元
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高头窑矿区地表采动裂缝演化规律研究 被引量:7
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作者 闫瑞龙 屠世浩 +2 位作者 王方田 杨冠宇 张艳伟 《煤炭工程》 北大核心 2016年第1期95-98,共4页
结合色连一号矿8101工作面地貌特征、工作面日推进度及对应地表裂缝实测资料,得出了裂缝在非冲沟和冲沟地表的分布规律:主要以平行于工作面的暂时裂缝和平行于工作面巷道的永久裂缝两种形式存在;非冲沟段地表裂缝较冲沟段多,宽度与深度... 结合色连一号矿8101工作面地貌特征、工作面日推进度及对应地表裂缝实测资料,得出了裂缝在非冲沟和冲沟地表的分布规律:主要以平行于工作面的暂时裂缝和平行于工作面巷道的永久裂缝两种形式存在;非冲沟段地表裂缝较冲沟段多,宽度与深度也大。统计裂缝的各个参数并计算了地表移动超前裂缝角。实测不同地貌下裂缝的发育过程,共同揭示了"裂缝产生—裂缝扩展—台阶下沉—裂缝闭合"的动态演化规律,并针对该矿区地貌特征提出了加强裂缝演化观测、裂缝填埋压实等管理措施。 展开更多
关键词 地貌特征 地表裂缝 超前裂缝角 演化规律 填埋压实
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基于PFC-GBM非均质模型的砂岩裂纹演化细观规律研究
5
作者 张国桥 孙鹏 +3 位作者 吴祥业 王婧雅 郭文斌 田宇航 《中国矿业》 北大核心 2024年第9期158-169,共12页
砂岩作为巷道围岩的重要组成部分,其细观损伤特征直接影响巷道围岩岩层稳定性。不同粒径的砂岩其矿物晶体的结构具有较明显的非均质性,为研究砂岩裂纹演化细观规律,综合运用室内试验、数值模拟及理论分析的方法,以现场巷道围岩钻取的三... 砂岩作为巷道围岩的重要组成部分,其细观损伤特征直接影响巷道围岩岩层稳定性。不同粒径的砂岩其矿物晶体的结构具有较明显的非均质性,为研究砂岩裂纹演化细观规律,综合运用室内试验、数值模拟及理论分析的方法,以现场巷道围岩钻取的三种不同粒径的砂岩试件为研究对象,基于PFC2D软件构建二维等效晶体模型Grain-Based Model(GBM),从细观角度分析非均质砂岩试件破裂过程裂纹演化规律。研究结果表明:砂岩试件颗粒粒径越小,岩石的总接触数量越多且晶间接触占总接触比例越小,单轴加载过程中岩石产生的声发射信号及裂纹内部产生的裂纹数量越多,岩石试件的单轴抗压强度越大且破坏模式越剧烈;三种不同粒径砂岩试件在裂纹演化规律上具有一致性,单轴加载过程中,砂岩内部裂纹演化顺序为晶间拉伸裂纹、晶内拉伸裂纹、晶间剪切裂纹、晶内剪切裂纹;砂岩各矿物晶体内部产生的裂纹数量与矿物含量成正比,与矿物晶体的强度成反比,矿物强度与单位面积裂纹数量系数Kl成反比;砂岩试样破坏时,拉伸裂纹占总裂纹数量的90%以上,拉伸破坏为砂岩在单轴压缩条件下的主要破坏类型。 展开更多
关键词 岩石力学 矿物晶体模型 破坏模式 尺寸效应 裂纹演化规律
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干湿循环作用下高压实膨胀土及改性土裂隙演化规律及机理研究
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作者 吴庚 于怀昌 +3 位作者 张中印 梁艳坤 王闯 吕寒雪 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第S01期370-377,共8页
干湿循环作用下膨胀土裂隙发育是影响南水北调工程渠坡安全的主要因素之一。为研究不同干湿循环作用下高压实膨胀土及水泥改性土的裂隙演化规律及机理,分别对为20 mm和40 mm高度的渠坡膨胀土及水泥改性土的环刀试样进行了7次室内干湿循... 干湿循环作用下膨胀土裂隙发育是影响南水北调工程渠坡安全的主要因素之一。为研究不同干湿循环作用下高压实膨胀土及水泥改性土的裂隙演化规律及机理,分别对为20 mm和40 mm高度的渠坡膨胀土及水泥改性土的环刀试样进行了7次室内干湿循环试验。试验结果表明:(1)随着干湿循环次数的增加,高压实膨胀土试样的最终裂隙率和分形维数不断增大并趋于稳定,达到一定的循环次数后,试样高度对裂隙率的影响减弱,而对分形维数的影响增大。(2)高压实水泥改性土在经历7次干湿循环后,试样表面没有出现裂隙,表明水泥可以有效的抑制膨胀土裂隙的发育。(3)在第2~3次干湿循环过程中,试样表面裂隙出现了自愈合现象。随着干湿循环次数的增加,膨胀土试样裂隙起裂时间提前,试样出现了不可逆转的损伤,自愈合现象消失。试样高度越高,试样裂隙的起裂时间越长。(4)由于高压实膨胀土团聚体失水收缩使得其空隙空间增加,加速了水分子的逃逸,导致高压实膨胀土和改性土的失水速率可分为3个阶段:加速率阶段、常速率阶段、减速率阶段。(5)在加速率和常速率阶段,试样高度对失水速率几乎没有影响。在减速率阶段,与40 mm高度试样相比,20 mm高度试样的失水速率降低的更快,进入减速率阶段的时间更早。随着干湿循环次数的增加,试样失水速率明显降低。 展开更多
关键词 干湿循环 高压实膨胀土 改性土 裂隙 演化机理
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地下室剪力墙裂缝演化规律及治理措施研究 被引量:1
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作者 杨虎 《建筑技术》 2023年第7期832-835,共4页
以某房建项目中4栋不同施工进度楼体的地下室剪力墙为研究对象,借助HC-U81混凝土超声波检测仪,分析地下室剪力墙上裂缝的宽度、深度、长度等监测指标的变化规律。研究发现,该项目地下室剪力墙上裂缝的宽度、深度和长度的增加与上部荷载... 以某房建项目中4栋不同施工进度楼体的地下室剪力墙为研究对象,借助HC-U81混凝土超声波检测仪,分析地下室剪力墙上裂缝的宽度、深度、长度等监测指标的变化规律。研究发现,该项目地下室剪力墙上裂缝的宽度、深度和长度的增加与上部荷载的关联性较小,受养护方式、温度变化等因素的影响较大;剪力墙上的裂缝呈斜向或竖向的区域分布特征;裂缝形成的主因是混凝土在塑性阶段的泌水作用和在养护期间的水分蒸发使墙体表面产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度值,导致墙体开裂;针对地下室剪力墙的开裂问题,分别从改善美观、增强抗渗性和耐久性、提高安全性等方面提出了有针对性的治理措施。 展开更多
关键词 混凝土裂缝 剪力墙 演化规律
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煤岩体裂隙集度演化理论模型 被引量:5
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作者 刘向峰 汪有刚 张志静 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2011年第2期161-163,共3页
为了描述煤岩体内裂隙演化对其宏观力学特性的影响,引入了裂隙集度参量,从热力学平衡方程出发,推导出裂隙集度演化方程;根据岩石试件单轴压缩的全程应力应变实验结果,给出了单轴压缩下的裂隙集度演化方程和考虑裂隙集度对煤岩体力学性... 为了描述煤岩体内裂隙演化对其宏观力学特性的影响,引入了裂隙集度参量,从热力学平衡方程出发,推导出裂隙集度演化方程;根据岩石试件单轴压缩的全程应力应变实验结果,给出了单轴压缩下的裂隙集度演化方程和考虑裂隙集度对煤岩体力学性质影响的非线性弹性裂隙演化本构方程;通过单轴压缩煤岩试样实验数据值与理论值对比,两者吻合度相当高,证明了理论分析及其理论模型的正确性。 展开更多
关键词 裂隙集度 演化规律 本构方程 理论模型 单轴压缩
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含单裂隙岩体蠕变破裂裂纹扩展演化规律研究
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作者 赵娜 孟利新 张怡斌 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1106-1116,共11页
岩体内部存在大量不同尺寸裂隙,形成不同结构形式的裂隙岩体,裂隙的存在会降低岩体的力学性能,对于岩体工程的整体稳定性具有很大的影响。本研究基于滑动翼裂纹模型对恒定载荷下含单裂隙岩体蠕变变形进行了理论推导和分析,基于MAPLE软... 岩体内部存在大量不同尺寸裂隙,形成不同结构形式的裂隙岩体,裂隙的存在会降低岩体的力学性能,对于岩体工程的整体稳定性具有很大的影响。本研究基于滑动翼裂纹模型对恒定载荷下含单裂隙岩体蠕变变形进行了理论推导和分析,基于MAPLE软件直观给出恒定载荷下裂隙角度、长度对蠕变变形的影响,采用连续-非连续数值分析软件GDEM,对预制单裂隙在不同倾角、不同长度情况下岩体的蠕变破裂裂纹扩展进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟可以看出,岩体蠕变速率随着裂隙长度的增大而增大;随着裂隙角度的增加出现先增大后减小的趋势,其中裂隙倾角为30°时蠕变速率最大。含单裂隙岩体蠕变破裂裂纹扩展规律的研究可为岩体工程蠕变破裂规律研究及蠕变治理提供一定的理论依据和参考。 展开更多
关键词 单裂隙 蠕变破裂 裂纹扩展 演化规律 恒定载荷
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Fractal characterization for the mining crack evolution process of overlying strata based on microseismic monitoring technology 被引量:4
10
作者 Liu Chao Xue Junhu +1 位作者 Yu Guofeng Cheng Xiaoyu 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2016年第2期295-299,共5页
In order to study the evolution laws during the development process of the coal face overburden rock mining-induced fissure,we studied the process of evolution of overburden rock mining-induced fissures and dynamicall... In order to study the evolution laws during the development process of the coal face overburden rock mining-induced fissure,we studied the process of evolution of overburden rock mining-induced fissures and dynamically quantitatively described its fractal laws,based on the high-precision microseismic monitoring method and the nonlinear Fractal Geometry Theory.The results show that:the overburden rock mining-induced fissure fractal dimension experiences two periodic change processes with the coal face advance,namely a Small→ Big→ Small process,which tends to be stable;the functional relationship between the extraction step distance and the overburden rock mining-induced fissure fractal dimension is a cubic curve.The results suggest that the fractal dimension reflects the evolution characteristics of the overburden rock mining-induced fissure,which can be used as an evaluation index of the stability of the overburden rock strata,and it provides theoretical guidance for stability analysis of the overburden rock strata,goaf roof control and the support movements in the mining face. 展开更多
关键词 Microseismic monitoring technology Fractal characterization Mining crack evolution law Overlying strata
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不同环境温度下混凝土箱梁的温度分布及演化规律 被引量:4
11
作者 王雨川 华渊 张聪 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3373-3379,共7页
通过考虑不同地域、季节、温度时段大体积混凝土内外温差、表面与环境温差,探讨了32 m单箱单室预应力混凝土箱梁的温度场分布的变化以及两类温差的变化规律,采用midas软件模拟了环境温度变化在混凝土箱梁中产生的效应,初步探明了当环境... 通过考虑不同地域、季节、温度时段大体积混凝土内外温差、表面与环境温差,探讨了32 m单箱单室预应力混凝土箱梁的温度场分布的变化以及两类温差的变化规律,采用midas软件模拟了环境温度变化在混凝土箱梁中产生的效应,初步探明了当环境发生较大变化时两类温差的演变特性。研究结果表明,当昼夜温差大于10℃时,混凝土内外温差、表面与环境温差可发生较显著的变化。根据模拟结果,设计了基于环境条件变化特征的温度测点设置方案,揭示了不同环境下混凝土箱梁的温度场分布及演化规律。 展开更多
关键词 环境温度 混凝土箱梁 温度监测 温度裂缝 演化规律
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钢坯缺陷在钢轨轧制过程中的演变规律分析 被引量:3
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作者 陶功明 陈潇 +1 位作者 朱华林 吴郭贤 《轧钢》 2018年第4期50-53,共4页
在步进式加热炉加热钢坯的过程中,步进梁上垫块结瘤会导致钢坯下表面产生"磕伤",最终在钢轨上形成人工甚至设备难以发现的闭合性缺陷。为此对带缺陷钢坯的轧制过程进行了全轧程有限元模拟仿真,分析了在钢轨轧制过程中缺陷的演变规律,... 在步进式加热炉加热钢坯的过程中,步进梁上垫块结瘤会导致钢坯下表面产生"磕伤",最终在钢轨上形成人工甚至设备难以发现的闭合性缺陷。为此对带缺陷钢坯的轧制过程进行了全轧程有限元模拟仿真,分析了在钢轨轧制过程中缺陷的演变规律,并提出了减少此类缺陷的措施,在生产中取得了较好的效果。 展开更多
关键词 钢轨 垫块 结瘤 钢坯缺陷 线纹 演变规律 仿真分析
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疲劳损伤模型研究 被引量:1
13
作者 袁野 金格格 《工程技术研究》 2017年第11期133-134,共2页
文章根据加卸载路径的方式对现有的CCZM进行了分类,并详细阐述了各类型CCZM的适用范围与优缺点;归纳总结了不同损伤演化法则所对应的相关算法。基于此,文章提出了CCZM构建过程中需要考虑的若干关键问题,并且从发展的角度阐述了CCZM从基... 文章根据加卸载路径的方式对现有的CCZM进行了分类,并详细阐述了各类型CCZM的适用范围与优缺点;归纳总结了不同损伤演化法则所对应的相关算法。基于此,文章提出了CCZM构建过程中需要考虑的若干关键问题,并且从发展的角度阐述了CCZM从基于试验的现象学模型到基于经验假设的损伤力学模型、再到基于裂纹扩展微观机制的损伤力学模型的进步过程。 展开更多
关键词 循环内聚力模型 疲劳裂纹扩展 加卸载路径 损伤演化法则
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顶板走向高位长钻孔分源抽采采空区瓦斯技术研究与应用 被引量:12
14
作者 刘秀保 逄锦伦 +1 位作者 范彦阳 李新建 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第5期70-74,共5页
为解决高瓦斯矿井采用顶板走向高位长钻孔抽采采空区瓦斯时的钻孔设计难题,基于回采过程中顶板上覆岩层动态运移规律,根据瓦斯纵向和横向运移特点提出“断裂带抽采为主、垮落带抽采为辅”的分源抽采理念,分别调控顶板瓦斯的纵向运移和... 为解决高瓦斯矿井采用顶板走向高位长钻孔抽采采空区瓦斯时的钻孔设计难题,基于回采过程中顶板上覆岩层动态运移规律,根据瓦斯纵向和横向运移特点提出“断裂带抽采为主、垮落带抽采为辅”的分源抽采理念,分别调控顶板瓦斯的纵向运移和上隅角区域瓦斯的横向运移。通过在马堡煤业15203工作面开展顶板“三带”理论分析和顶板裂隙演化规律数值模拟,并据此优化顶板走向高位长钻孔设计,在垮落带布置2个辅助抽采钻孔,其横向抽采范围为0~15 m、终孔垂高15 m;在断裂带布置3个主抽钻孔,其横向抽采范围为15~35 m、终孔垂高32~36 m。试验期间钻孔抽采瓦斯浓度高、流量稳定,有效抽采瓦斯时间达60 d,钻场总抽采瓦斯纯流量最大达19.8 m^3/min,上隅角瓦斯浓度控制在0.60%以下,确保了工作面的安全回采。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 高位长钻孔 分源抽采 顶板“三带” 顶板裂隙演化规律 上隅角
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悬臂弯曲加载表面裂纹扩展速率试验中各参量的变化规律 被引量:2
15
作者 张亚军 魏平安 张利娟 《材料开发与应用》 CAS 2013年第2期74-78,共5页
在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的六级名义应变控制模式,完成了三件10CrNiMo钢试样的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验。试验数据处理结果表明:在每级名义应变控制下,位移和载荷的峰谷值是基本保持不变的,但随着名义应变级别的增加,位... 在悬臂弯曲加载方式下,采用逐级递增的六级名义应变控制模式,完成了三件10CrNiMo钢试样的低周疲劳表面裂纹扩展速率试验。试验数据处理结果表明:在每级名义应变控制下,位移和载荷的峰谷值是基本保持不变的,但随着名义应变级别的增加,位移和载荷的均值存在向负向增大的趋势;而在低名义应变级别控制下,应变峰谷值的变化规律和位移与载荷的峰谷值的变化规律相似,但随着名义应变级别的增加,应变的峰谷值和均值均存在向正向增大的趋势。分析认为,产生上述现象的原因主要和试样表面的残余应变有关。 展开更多
关键词 悬臂弯曲加载 表面裂纹扩展速率试验 参量 变化规律
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