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含多种尺寸缺陷岩体中的弹性波散射 被引量：8
1
作者 谭子翰 徐松林 +1 位作者 刘永贵 席道瑛 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第1期38-48,共11页
研究了含多种尺寸扁平椭圆缺陷的岩体中弹性波散射规律.细观上应用Green函数方法,考虑了入射波与基本的扁平椭圆缺陷相互作用,宏观上采用线性叠加原理,得到了缺陷岩体的频散和衰减规律.频散曲线中特征频率与裂纹尺寸负相关.含几种不连... 研究了含多种尺寸扁平椭圆缺陷的岩体中弹性波散射规律.细观上应用Green函数方法,考虑了入射波与基本的扁平椭圆缺陷相互作用,宏观上采用线性叠加原理,得到了缺陷岩体的频散和衰减规律.频散曲线中特征频率与裂纹尺寸负相关.含几种不连续尺寸裂纹的岩体中其频散曲线呈"阶梯跳跃"形,其衰减曲线也有不同的峰值;而含"均匀分布"与"正态分布"裂纹尺寸的岩体,与含单一尺寸缺陷的岩体相比,其频散曲线具有较宽的特征频率段.结合两个声波测试实例,讨论了这一理论模型的合理性与可行性. 展开更多
关键词 缺陷岩体 频散效应 多种尺寸缺陷 特征频率 GREEN函数
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缺陷岩体加速协同化破坏机制及前兆信息辨识
2
作者 张士川 郭惟嘉 徐翠翠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期889-898,共10页
缺陷岩体对地下煤体的安全开采构成威胁,同时对工程长期安全运行带来较大的隐患,分析其破坏前后所展现的物理量变化特征,将为岩体失稳提供前兆辨识信息。以含缺陷单元的石膏组合体为研究对象,研究其破坏-失稳时空演化过程,捕捉和比较失... 缺陷岩体对地下煤体的安全开采构成威胁,同时对工程长期安全运行带来较大的隐患,分析其破坏前后所展现的物理量变化特征,将为岩体失稳提供前兆辨识信息。以含缺陷单元的石膏组合体为研究对象,研究其破坏-失稳时空演化过程,捕捉和比较失稳前关键时刻对应物理场信息的变化差别,探讨岩体破坏失稳前由独立活动向整体协同化运动的过程。试验结果表明:缺陷组合体完全破坏分为强偏离线性、静态亚失稳和动态亚失稳3个阶段;首先相对强段为承载主体,弱段出现孤立的应变积累区和释放点并作用于强弱接触面;之后弱段积累区迅速增多并扩展和迁移,不同性态岩体呈现应变协同化传递具有单元性和区域性特征;最终应变释放点相互贯通,强弱段相互作用加强使得协同化程度达到最大,成为岩体进入全面失稳快速破坏的标志。为进一步验证上述试验结果的科学性、合理性,以某矿井断层采动涌水为工程背景,制作采场断层模型并进行双向加载试验,研究断层失稳错动引发涌水的过程及触发条件,揭示了断层亚失稳阶段协同化破坏机制。上述试验结果表明缺陷岩体进入亚失稳阶段是协同化破坏开始的标志。 展开更多
关键词 亚失稳阶段 应变释放 缺陷岩体 协同化破坏
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裂隙岩体块体化程度评价方法的若干问题修正 被引量：6
3
作者 陈庆发 牛文静 +3 位作者 郑文师 刘俊广 尹庭昌 范秋雁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3727-3734,共8页
块体化程度是评价岩体完整性的一种新指标,能从三维角度表征岩体破碎程度,但目前该方法仍存在未充分考虑岩体切割程度及块体规模、未限定基础应用条件、块体化程度等级划分不合理等缺陷。针对上述缺陷,深入分析了其产生原因,并借鉴岩体... 块体化程度是评价岩体完整性的一种新指标,能从三维角度表征岩体破碎程度,但目前该方法仍存在未充分考虑岩体切割程度及块体规模、未限定基础应用条件、块体化程度等级划分不合理等缺陷。针对上述缺陷,深入分析了其产生原因,并借鉴岩体切割程度、三维块度模数、体积RQD等计算原理,限定了块体体积百分比相关概念,提出了考虑岩体完整性块度尺寸效应的块体体积综合百分比计算方法,确立了块体化程度等级及分级指标取值依据,建立了修正的块体化程度评价方法。通过对比块体化程度评价修正方法、岩土工程规范对岩体完整性的划分结果,分析了修正方法的合理性。分别以广西铜坑矿锌多金属矿体、乌东德水电工程的块体研究数据为基础,开展了修正块体化程度评价方法的实例验证,结果表明:利用修正块体化程度评价方法计算的铜坑矿+255 m中段4~#试验区岩体块体体积百分比为11.18%,属轻度块状化岩体;乌东德水电站PD49-1平硐、PD4支硐块体体积百分比分别为12.847%、10.168%,均属于轻度块状化岩体,岩体完整性程度为较完整级别。与现有块体化程度评价方法比较,修正方法计算的块体体积百分比能够更准确地从三维角度表征真实岩体的完整性。研究成果对精确刻画岩体三维完整性具有重要意义。 展开更多
关键词 裂隙岩体 块体化程度评价方法 块体体积百分比 缺陷修正 岩体完整性
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基于LCEM-GFEM方法爆炸载荷作用下含缺陷岩体损伤机理研究
4
作者 陈勇 王应朋 +2 位作者 杨玉贵 孙文凯 孟宁康 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期496-510,共15页
在爆破作业过程中,岩体缺陷对裂纹扩展具有显著影响。本研究基于全局有限元方法的局部黏结单元(LCEM-GFEM)方法构建数值模拟模型,研究爆破作用下含缺陷岩体的损伤演化和裂纹扩展模式。通过引入能量传递系数,定量分析了缺陷形态对应力波... 在爆破作业过程中,岩体缺陷对裂纹扩展具有显著影响。本研究基于全局有限元方法的局部黏结单元(LCEM-GFEM)方法构建数值模拟模型,研究爆破作用下含缺陷岩体的损伤演化和裂纹扩展模式。通过引入能量传递系数,定量分析了缺陷形态对应力波传播和衰减的影响。结果表明,缺陷形态对岩体的损伤特性和裂纹扩展具有显著影响。随着平行缺陷夹角的增加,爆破诱发的裂缝与衍生裂缝的合并路径从缺陷末端转移到了缺陷中间,能量传递系数增加,分形维度减小。随着平行缺陷之间的水平距离增加,平行缺陷之间的裂缝数目和能量传递系数相应减少。随着垂直缺陷之间的垂直距离增加,穿过缺陷C的主水平裂缝长度增加,能量传递系数和分形维度也增加。研究结果可为受到爆破荷载作用下含缺陷岩体的损伤特征提供指导。 展开更多
关键词 缺陷岩体 LCEM-GFEM方法 裂纹扩展 Cohesive单元 分形理论
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含双垂直缺陷岩体爆生裂纹扩展行为试验研究
5
作者 刘钊 张树辉 臧小静 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期21-26,66,共7页
为探究在爆炸载荷作用下含两条垂直预制缺陷岩体的爆生裂纹扩展行为,采用数字激光焦散线方法开展了一系列双垂直裂隙模型爆破实验,展现了爆生裂纹演化过程,揭示了单孔装药量对含缺陷岩体裂纹扩展行为(裂纹扩展长度、应力强度因子、扩展... 为探究在爆炸载荷作用下含两条垂直预制缺陷岩体的爆生裂纹扩展行为,采用数字激光焦散线方法开展了一系列双垂直裂隙模型爆破实验,展现了爆生裂纹演化过程,揭示了单孔装药量对含缺陷岩体裂纹扩展行为(裂纹扩展长度、应力强度因子、扩展速度和起裂时间等)的影响规律。研究结果表明:随着单孔装药量增加,双垂直裂隙端部的裂纹扩展长度、裂纹扩展速度、裂纹起裂韧度和应力强度因子均呈增加趋势。对于裂纹J_(u),单孔的药量对裂纹扩展速度影响较小,并且裂纹扩展极限速度约为横波速度的0.38倍;对于迎爆端裂纹D_(l)和背爆端裂纹D_(r),随着单孔药量的增加,裂纹D_(l)和D_(r)的起裂时间减小,但裂纹D_(l)和裂纹D_(r)的峰值应力强度因子增大。相比于裂纹D_(l),裂纹D_(r)的应力强度因子和扩展长度增加显著。当爆炸应力波作用于缺陷B两端部的能量足以使两侧裂纹扩展时,裂纹D_(l)比裂纹D_(r)先起裂。单孔药量的增加能够增大裂纹D_(r)的扩展速度,但是对裂纹D_(l)扩展速度影响较小。研究结果可为含缺陷岩体在爆破荷载作用下的断裂行为提供实验参考,有助于含缺陷岩体爆破安全设计工作。 展开更多
关键词 焦散线 缺陷岩体 爆破 装药量 裂纹扩展
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冲击荷载下缺陷岩体动态断裂行为数值研究 被引量：1
6
作者 庞春雨 谢焕真 +1 位作者 张蓝月 陈程 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第4期55-60,共6页
为了深入研究冲击荷载下缺陷(空孔)对裂纹扩展行为的影响,基于含空孔三点弯曲梁动态断裂焦散试验的研究基础,利用ABAQUS数值模拟方法和等效积分区域法分别对动态荷载下含空孔三点弯曲梁的裂纹扩展行为和起裂瞬间应力强度因子进行了研究... 为了深入研究冲击荷载下缺陷(空孔)对裂纹扩展行为的影响,基于含空孔三点弯曲梁动态断裂焦散试验的研究基础,利用ABAQUS数值模拟方法和等效积分区域法分别对动态荷载下含空孔三点弯曲梁的裂纹扩展行为和起裂瞬间应力强度因子进行了研究。结果表明:基于数值模拟方法得到的裂纹扩展路径与实验结果基本吻合,采用等效积分区域法计算得到起裂处的应力强度因子准确性较高。等效积分区域法在ABAQUS的应用对断裂行为研究具有很好的适用性,进一步丰富了存在缺陷(空孔)岩体在冲击荷载下的断裂行为的研究方法。 展开更多
关键词 冲击荷载 缺陷岩体 等效积分区域法 应力强度因子 断裂行为
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载荷作用下缺陷岩体损伤演化过程分析 被引量：1
7
作者 陈海栋 陈蒙磊 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第4期148-152,共5页
为研究缺陷岩体具体的破坏过程,利用RFPA2D数值分析软件,在模型中预置3个强度和弹性模量均较小的圆形缺陷,模拟载荷作用下含缺陷岩体的损伤演化特征。结果表明:载荷作用下含缺陷岩体的损伤分为加载初期的零损伤、损伤稳定增长阶段、缺... 为研究缺陷岩体具体的破坏过程,利用RFPA2D数值分析软件,在模型中预置3个强度和弹性模量均较小的圆形缺陷,模拟载荷作用下含缺陷岩体的损伤演化特征。结果表明:载荷作用下含缺陷岩体的损伤分为加载初期的零损伤、损伤稳定增长阶段、缺陷内出现第一条裂纹后的快速增长阶段、贯穿整个岩体的大裂纹出现阶段;随着加载的继续,缺陷周围开始出现应力集中,从而导致裂纹的增殖、扩展,预置缺陷最终通过大裂纹进行联通,造成岩体发生破坏;同时,从缺陷内出现第一条裂纹开始,裂纹数量呈现分段性增长,峰值点附近达到最多,且裂纹增殖、扩展等发生过程中,声发射特征明显。研究结果对分析缺陷岩体的破坏过程具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 缺陷岩体 载荷 损伤 裂纹
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基于统计概率分布的缺陷岩体建模与分析方法
8
作者 杨韬 唐春安 +1 位作者 梁正召 武娜 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2016年第4期641-645,共5页
依据岩石露头和岩芯采样获取岩体缺陷的统计信息,抽象出缺陷主轴长度、粒径、倾角等几何参数的概率分布特征.针对岩体中蕴含的颗粒、孔洞、裂隙、层理提出了缺陷的统一建模和自动生成方法,并开发了缺陷岩体参数化建模软件.结合有限元方... 依据岩石露头和岩芯采样获取岩体缺陷的统计信息,抽象出缺陷主轴长度、粒径、倾角等几何参数的概率分布特征.针对岩体中蕴含的颗粒、孔洞、裂隙、层理提出了缺陷的统一建模和自动生成方法,并开发了缺陷岩体参数化建模软件.结合有限元方法(FEM)和真实破坏分析方法(RFPA),对岩体的破裂行为进行了较为精细的分析计算.数值试验结果表明,即使是几何参数满足相同分布规律的正交节理岩体,其峰值强度最大相差15.7%,残余强度最大相差16.8%,依然表现出较高的随机性和离散性.有必要对多次生成的数字岩心重复压裂,用以获取宏观强度的分布区间. 展开更多
关键词 岩石缺陷 节理岩体 数值计算 破坏过程分析 有限元
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