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北山深部花岗岩在压缩条件下的破裂演化与强度特性 被引量:31
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作者 赵星光 马利科 +1 位作者 苏锐 王驹 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3665-3675,共11页
采用岩石三轴试验机和声发射监测系统,研究我国高放废物地质处置库北山预选区深部花岗岩在单轴和三轴压缩条件下的破裂过程和强度特性。基于试验结果,分析岩石应力–应变曲线及其与声发射事件的时空分布关系,揭示岩石在压缩变形各个阶... 采用岩石三轴试验机和声发射监测系统,研究我国高放废物地质处置库北山预选区深部花岗岩在单轴和三轴压缩条件下的破裂过程和强度特性。基于试验结果,分析岩石应力–应变曲线及其与声发射事件的时空分布关系,揭示岩石在压缩变形各个阶段的破裂演化机制,探讨3个特征应力水平(裂隙初始强度(ci)、裂隙损伤强度(cd)和峰值强度(c))对围压的依赖性。研究表明:(1)在低围压(0-2 MPa)条件下,大量分散或沿轴向应力方向分布的声发射事件与岩石宏观上的高密度竖向破裂相对应,从而导致岩石黏结力弱化,随着围压的增加,岩石逐渐从劈裂破坏向剪切破坏模式过渡,且裂隙增量最大值发生在应变软化阶段,其与岩石扩容率的变化规律一致;(2)采用提出的累计声发射撞击数方法结合应力–应变测量,可准确识别ci,与cd相比,ci对围压的依赖性较不敏感,该行为在低围压条件下更为突出;(3)单一的Hoek-Brown强度准则不足以充分描述岩石在劈裂和剪切并存条件下的峰值强度变化规律,赋予2个材料参数mi值的分段式Hoek-Brown强度曲线应更为合理。 展开更多
关键词 岩石力学 高放废物地质处置 北山花岗岩 声发射 破裂演化 强度特性
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下保护层开采时被保护层裂隙发育与渗透特征 被引量:24
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作者 王晶 王晓蕾 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2021年第3期58-66,共9页
保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行... 保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行了相似模拟和数值模拟研究,研究结果表明:保护层开采前,裂隙发育数量和宽度较小,受保护层开采影响后,裂隙数量和宽度明显增加,裂隙发育度提高;保护层开采后被保护层可划分原岩应力区、支撑应力区、开采卸压区、应力恢复区4个区,支撑应力区渗透率降低,应力恢复区渗透率小幅提高,开采卸压区内渗透率可达到开采前的7倍以上;保护层开采后,被保护层卸压幅度将近50%,卸压率曲线呈“沟渠状”分布,被保护层膨胀率整体大于3‰,满足《防治煤与瓦斯突出细则》的要求,保护层开采可以达到卸压增透的效果。 展开更多
关键词 保护层开采 裂隙演化 渗透特征 卸压
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渤中21-22构造区断裂演化及其对油气的控制作用 被引量:14
3
作者 胡贺伟 李慧勇 +3 位作者 于海波 石文龙 许鹏 史盼盼 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2016年第2期36-46,123,共11页
渤中21-22构造区构造活动活跃、断裂系统复杂。利用地震、钻井、地化和试油等资料,研究渤中21-22构造区断裂分布、断裂演化等特征,分析断裂系统对油气成藏条件的控制作用。结果表明:古近纪早期强烈伸展作用控制渤中西南次洼的形成,进而... 渤中21-22构造区构造活动活跃、断裂系统复杂。利用地震、钻井、地化和试油等资料,研究渤中21-22构造区断裂分布、断裂演化等特征,分析断裂系统对油气成藏条件的控制作用。结果表明:古近纪早期强烈伸展作用控制渤中西南次洼的形成,进而控制烃源岩的分布;在印支晚期、燕山早期、燕山中期和燕山晚期叠加作用控制下,研究区发育构造圈闭、岩性—构造圈闭、岩性—地层型圈闭等类型;印支晚期、燕山早期和燕山晚期等构造运动控制古生界碳酸盐岩储层物性;由断裂、不整合面和砂(砾)岩层等共同组成研究区的疏导体系,其中断裂占主导地位。已钻井揭示研究区为油气有利的优势聚集区,具有较大的勘探潜力。 展开更多
关键词 断裂演化 断裂特征 渤中21-22构造 平衡剖面
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Space-time evolution rules of acoustic emission location of unloaded coal sample at different loading rates 被引量:9
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作者 Ai Ting Zhang Ru +1 位作者 Liu Jianfeng Ren Li 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI 2012年第6期847-854,共8页
By using MTS815 rock mechanics test system,a series of acoustic emission(AE) location experiments were performed under unloading confining pressure,increasing the axial stress.The AE space-time evolution regularities ... By using MTS815 rock mechanics test system,a series of acoustic emission(AE) location experiments were performed under unloading confining pressure,increasing the axial stress.The AE space-time evolution regularities and energy releasing characteristics during deformation and failure process of coal of different loading rates are compared,the influence mechanism of loading rates on the microscopic crack evolution were studied,combining the AE characteristics and the macroscopic failure modes of the specimens,and the precursory characteristics of coal failure were also analyzed quantitatively.The results indicate that as the loading rate is higher,the AE activity and the main fracture will begin earlier.The destruction of coal body is mainly the function of shear strain at lower loading rate and tension strain at higher rate,and will transform from brittleness to ductility at critical velocities.When the deformation of the coal is mainly plasticity,the amplitude of the AE ringing counting rate increases largely and the AE energy curves appear an obvious ''step'',which can be defined as the first failure precursor point.Statics of AE information shows that the strongest AE activity begins when the axial stress level was 92-98%,which can be defined as the other failure precursor point.As the loading rate is smaller,the coal more easily reaches the latter precursor point after the first one,so attention should be aroused to prevent dynamic disaster in coal mining when the AE activity reaches the first precursor point. 展开更多
关键词 Acoustic emission testing Acoustic emissions COAL Coal mines DEFORMATION Disaster prevention fracture mechanics Rock mechanics Shear strain Strain rate UNLOADING
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综采工作面覆岩裂隙动态演化特征研究 被引量:9
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作者 尹嘉帝 张华磊 涂敏 《煤炭工程》 北大核心 2020年第6期116-120,共5页
鉴于采动影响下采场覆岩裂隙空间分布特征对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义,以潘二矿18111工作面为具体工程背景,采用相似物理模拟、数值模拟以及理论分析,对综采工作面覆岩裂隙的分布演化规律以及导水裂隙发育高度进行研究。... 鉴于采动影响下采场覆岩裂隙空间分布特征对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义,以潘二矿18111工作面为具体工程背景,采用相似物理模拟、数值模拟以及理论分析,对综采工作面覆岩裂隙的分布演化规律以及导水裂隙发育高度进行研究。研究表明:随工作面的不断推进,工作面两端存在裂隙聚集带,裂隙发育高度高且多以大角度为主;通过数值模拟对裂隙发育角度进行统计分析,结合相似模拟试验结果,得出覆岩裂隙发育角度呈现区域性分布的特点;采用多种方法来研究裂隙发育高度,通过对所得结果进行综合分析,得出导水裂隙的发育高度为54~60.8m。研究结果对类似工程条件下裂隙演化特征的研究具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 综采工作面 裂隙空间分布 裂隙高度 动态演化特征 采动影响
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含预制裂隙类岩石裂隙演化与破裂特征的试验研究 被引量:7
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作者 王程程 罗鑫尧 +2 位作者 陈科旭 戴兵 贺桂成 《黄金科学技术》 CSCD 2020年第3期421-429,共9页
裂隙岩体是自然界中普遍存在的工程岩体,在外力作用下易引起岩体结构破坏失稳而诱发工程故事。为此,基于相似理论制作了含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机,对含有不同裂隙长度和裂隙倾角的类岩石试样进行单轴压缩... 裂隙岩体是自然界中普遍存在的工程岩体,在外力作用下易引起岩体结构破坏失稳而诱发工程故事。为此,基于相似理论制作了含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机,对含有不同裂隙长度和裂隙倾角的类岩石试样进行单轴压缩试验,分析其裂隙演化规律和破裂特征。研究结果表明:含预制裂隙试样的抗压强度明显低于完整试块;当主裂隙长度一定时,裂隙岩样的峰值应力随次裂隙长度的增大而降低;当裂隙倾角为0°和60°时,裂隙岩样表现为拉伸型翼形裂纹的破坏形式;当裂隙倾角为30°和45°时,裂隙岩样表现为拉剪混合型裂纹的破坏形式,既有翼形裂纹,又有次生共面裂纹。 展开更多
关键词 类岩石 十字交叉裂隙 裂隙演化 裂隙破坏特征 单轴压缩试验
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循环载荷下煤样变形及声发射特征试验研究 被引量:7
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作者 郭军杰 程晓阳 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期109-115,共7页
为预防煤岩动力灾害,有必要研究煤样在疲劳破坏过程中应力水平对裂隙演化的影响。采用岩石力学试验机与全信息声发射信号分析仪组成的试验系统,研究不同应力水平循环作用下煤样的变形和声发射特征,并探讨声发射参量与裂隙演化的关系。... 为预防煤岩动力灾害,有必要研究煤样在疲劳破坏过程中应力水平对裂隙演化的影响。采用岩石力学试验机与全信息声发射信号分析仪组成的试验系统,研究不同应力水平循环作用下煤样的变形和声发射特征,并探讨声发射参量与裂隙演化的关系。结果表明:在等幅循环载荷下,煤样的变形过程有减速、匀速和加速3个阶段,滞回曲线呈现疏-密-疏的变化规律,并且滞回环的疏密程度及疲劳寿命与上限应力水平正相关;循环过程中煤样的声发射特征也表现出明显的阶段性,可分为降低、稳定和升高阶段,且应力水平越高,各阶段的声发射活动越剧烈;与声发射活动呈现的阶段性特征相对应,煤样裂隙演化过程可分为初始损伤、微裂纹稳定发展、裂纹贯通破坏阶段,并且随应力水平的增高,单次循环中煤样裂纹的萌生和扩展发育越快。 展开更多
关键词 煤样 循环载荷 裂隙演化 声发射特征 应力-应变特征
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充填体——围岩组合体力学特性及破裂演化特征RFPA^(3D)模拟 被引量:6
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作者 卢宏建 王奕仁 +1 位作者 武婕 武晓军 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第6期1-8,共8页
为深入分析非线性接触面下接触角对充填体—围岩组合体力学特性及破坏演化特征的影响,借助RFPA^(3D)真实破裂过程分析软件,开展了7个角度(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°),2种灰砂比(1∶4、1∶8... 为深入分析非线性接触面下接触角对充填体—围岩组合体力学特性及破坏演化特征的影响,借助RFPA^(3D)真实破裂过程分析软件,开展了7个角度(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°),2种灰砂比(1∶4、1∶8)的单轴压缩组合体数值试验。结果表明:(1)随着接触角增大,组合体模型的峰值应力、峰值应变、弹性模量先减小后增大;随灰砂比增大,各参数均增大;接触角60°时,组合体峰值应力和峰值应变最小;接触角15°时,弹性模量最小;接触角90°时,各参数均最大。(2)张拉应力是造成充填体内部横向裂纹和破碎区的主要原因,剪切应力是造成充填体二次开裂、接触面滑移和围岩破坏的主要原因,组合体破坏为宏观剪切—张拉混合裂纹。(3)接触角0°~30°组合体破坏为张拉破坏,发生在充填体区域;接触角45°~60°组合体破坏为剪切破坏,发生在充填体和接触面区域;接触角75°~90°组合体破坏为剪切—张拉组合破坏,发生在充填体、接触面和围岩区域。 展开更多
关键词 充填体—围岩组合体 非线性接触面 单轴压缩试验 力学特性 破裂演化特征
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单向应力下类岩石试件预制浅裂隙发育规律及破坏特征分析
9
作者 陈龙 李利 +2 位作者 孔德中 崔道品 刘勤志 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第5期135-141,共7页
我国西南煤矿在开采过程中覆岩裂隙发育显著,开采扰动较强,围岩控制难度较大。为研究含裂隙岩石破坏机理,改善西南矿区围岩控制效果,采用单轴压缩试验结合DIC技术研究了裂隙倾角、裂隙数量等对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩... 我国西南煤矿在开采过程中覆岩裂隙发育显著,开采扰动较强,围岩控制难度较大。为研究含裂隙岩石破坏机理,改善西南矿区围岩控制效果,采用单轴压缩试验结合DIC技术研究了裂隙倾角、裂隙数量等对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩展路径的影响。结果表明:裂隙倾角由0°和90°变化至45°的过程中,岩石单轴抗压强度降低程度分别由12.47%和16.66%增至28.83%,单裂隙试件、双裂隙试件、三裂隙试件的平均峰值强度分别为完整试件的80.24%、69.07%、56.94%,单裂隙类岩石试件在单向应力下,常沿裂隙端翼出现裂纹扩展,多裂隙类岩石试件则出现与加载方向平行的裂隙。当单裂隙试件裂隙倾角为45°和60°时,试件最大主应变超过完整试件;在多裂隙试件中,仅双横向裂隙试件有此现象。此研究结果可为控制我国西南煤矿围岩稳定性提供理论依据。 展开更多
关键词 单向应力 裂隙演化 预制裂隙 破坏特征 最大主应变
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煤层巷道围岩破断失稳演化特征和分区支护研究 被引量:6
10
作者 洛锋 曹树刚 +2 位作者 李国栋 李勇 郭平 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期479-487,共9页
为研究煤层巷道围岩失稳过程及裂隙演化特征,并对支护方式选择提出建议,通过数值模拟获得工作面附近围岩应力分布特征,并将围岩受力状态简化成平面应变问题、准平面应变问题和三维复杂应力问题3种。采用自行研制的相似材料模拟试验台及... 为研究煤层巷道围岩失稳过程及裂隙演化特征,并对支护方式选择提出建议,通过数值模拟获得工作面附近围岩应力分布特征,并将围岩受力状态简化成平面应变问题、准平面应变问题和三维复杂应力问题3种。采用自行研制的相似材料模拟试验台及煤岩体细观力学试验装置,分别针对平面应变和准平面应变2种应力状态下煤岩体的破坏过程及裂隙演化特征进行试验研究。结果表明:1)层状围岩梯形巷道受载失稳存在3个阶段,即楔形破坏阶段、滑移失稳阶段、顶底板大挠度断裂阶段。高垂直应力条件下,顶、底板初始变形造成两帮出现明显剪切滑移后,直接顶、底板分别出现"三铰拱"形态冒落及鼓胀断裂。2)准平面应变条件下,煤体自由端首先出现张拉破裂失稳,造成上覆直接顶砂岩受力不均,并出现一次弯曲断裂;随载荷增大,煤体出现滑移失稳并呈现出"弧线"压出形态,顶板砂岩发生断裂;裂隙煤体与砂岩反复作用形成多对贯通裂隙,说明顶板断裂位置、形态与煤体失稳过程具有显著的对应关系。结合压剪和拉伸破坏机理,对单一煤层巷道和沿空留巷煤层巷道围岩的支护进行分区研究,并提出相应的支护建议。 展开更多
关键词 煤层巷道 失稳破坏 裂隙演化特征 支护分区
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基于声发射的含锚固缺陷节理试样单轴压缩破裂机制研究
11
作者 占赛 关凯 +2 位作者 朱万成 张鹏海 周健毓 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期76-86,共11页
锚固缺陷会弱化锚杆对节理岩体的支护效果,为探究锚固缺陷对锚固节理试样的锚固效应,对含不同锚固缺陷的锚固节理试样开展了单轴压缩试验,结合声发射、分布式光纤和DIC监测技术,分析了试样在不同破裂演化阶段时的声发射信息,得到了其破... 锚固缺陷会弱化锚杆对节理岩体的支护效果,为探究锚固缺陷对锚固节理试样的锚固效应,对含不同锚固缺陷的锚固节理试样开展了单轴压缩试验,结合声发射、分布式光纤和DIC监测技术,分析了试样在不同破裂演化阶段时的声发射信息,得到了其破裂前兆特征。研究结果表明:锚固缺陷的存在降低了锚固节理试样的单轴抗压强度、峰值应变和声发射能量释放;在加载后期全长锚固节理试样声发射主频的高、低频信号都出现了增长,锚固缺陷试样主要是声发射主频的高频信号增长,且中间缺陷较端部缺陷会出现更高频段的声发射主频;全长锚固节理试样沿节理发生宏观剪切破坏;中间锚固缺陷试样的锚杆对裂纹控制作用较为迟缓,沿着节理发生宏观拉伸破坏;当锚固缺陷在试样一侧时该侧锚杆的变形大于对称侧,节理尖端的反翼裂纹向锚固缺陷一侧发生偏转并与锚固缺陷贯通,最终导致试样发生失稳破坏。持续高能的声发射能量释放,声发射峰值频率分布主频段增加,峰值频率呈降低趋势,声发射b值整体呈波动降低趋势,可作为试样发生失稳破裂的前兆特征。研究成果可为锚杆在节理裂隙岩体中的支护加固提供参考。 展开更多
关键词 锚固缺陷 锚固节理试样 声发射 破裂演化 前兆特征
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分形理论研究采动裂隙演化规律 被引量:4
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作者 宋白雪 陈立 +2 位作者 张发旺 陈亮 李华耀 《工程勘察》 2017年第1期1-6,共6页
为研究煤层上覆岩层在采动影响下裂隙的演化规律,通过室内相似材料模拟实验模拟了上覆岩层裂隙演化的全过程。运用分形理论方法,从煤层开采进度、裂隙倾角演化以及区域裂隙分布特征等角度定量分析了采动过程中、采动结束后上覆岩层裂隙... 为研究煤层上覆岩层在采动影响下裂隙的演化规律,通过室内相似材料模拟实验模拟了上覆岩层裂隙演化的全过程。运用分形理论方法,从煤层开采进度、裂隙倾角演化以及区域裂隙分布特征等角度定量分析了采动过程中、采动结束后上覆岩层裂隙的演化规律。研究结果表明:随着工作面的推进,分形维数随采距的推进呈现升维阶段—降维阶段—平稳变维阶段三个阶段的变化特征。根据采动后上覆岩层裂隙场分形维数大小对采煤区域的影响,将采动影响上覆岩层裂隙场定性划分为4个区域:垮落裂隙区、压实裂隙区、垂向裂隙区和离层裂隙区。通过分析裂隙张开程度及分形维数大小得出,垮落裂隙区、垂向裂隙区是主要的导水通道,离层裂隙区以水平流动为主、导水性一般,压实裂隙区导水性最差。 展开更多
关键词 采动裂隙 裂隙演化 分形理论 区域裂隙特征 演化规律
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粗糙裂隙内涡旋结构演化特征及影响因素分析 被引量:1
13
作者 杨金金 王者超 +1 位作者 乔丽苹 李崴 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期697-704,共8页
为探究粗糙裂隙内细观流动结构演化过程及影响因素,用COMSOL Multiphysics可视化了不同条件下粗糙裂隙渗流场中的流动结构.基于响应面法建立多因素与涡旋结构面积的二阶多项式回归方程,并进行了方差分析和显著性检验,探讨多因素间交互... 为探究粗糙裂隙内细观流动结构演化过程及影响因素,用COMSOL Multiphysics可视化了不同条件下粗糙裂隙渗流场中的流动结构.基于响应面法建立多因素与涡旋结构面积的二阶多项式回归方程,并进行了方差分析和显著性检验,探讨多因素间交互作用对裂隙内涡旋结构的影响.结果表明:粗糙裂隙内细观流动结构演化过程包括涡旋结构发生、发展、破裂和稳定;回归模型的显著性和适应性良好,可以较为有效确定影响因素的重要程度;多因素交互作用对涡旋结构的影响程度中平均开度最大,速度次之,裂隙粗糙度最小.研究结果对揭示裂隙非线性渗流细观机理有重要意义. 展开更多
关键词 岩体裂隙 粗糙度 涡旋结构 演化特征 响应面
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不同加载速率下煤体裂隙演化特征分析 被引量:3
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作者 肖鹏 高振 +3 位作者 双海清 吴铭川 程玥颖 郭晨华 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期65-73,共9页
为研究加载速率对煤体裂隙演化的影响,开展不同加载速率下煤体单轴压缩试验;以原煤试件为研究对象,采用数字散斑技术和声发射技术,分析煤体力学参数、变形场演化云图和声发射信号参数三者之间的关系。结果表明:煤体的抗压强度和弹性模... 为研究加载速率对煤体裂隙演化的影响,开展不同加载速率下煤体单轴压缩试验;以原煤试件为研究对象,采用数字散斑技术和声发射技术,分析煤体力学参数、变形场演化云图和声发射信号参数三者之间的关系。结果表明:煤体的抗压强度和弹性模量随着加载速率的增加逐渐增大,抗压强度增加了25.49%,弹性模量增加了51.55%;煤体变形场演化云图和声发射事件空间分布可以表明裂隙发育、扩展及破裂的整个过程;随着加载速率的增大,煤体破坏类型由张拉破坏变为张拉剪切复合型破坏,煤体表面变形场局部化带的相对位移速率量值逐渐减小,声发射峰值计数、峰值能量和声发射事件数均出现增加趋势,累计计数、累积能量则降低;变形场演化云图和声发射事件的空间分布能较好反映煤体受载过程中裂隙的发育、扩展及破裂的演化特征。 展开更多
关键词 加载速率 煤体 裂隙演化 演化特征 单轴压缩试验 声发射事件
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水岩耦合巷道掌子面破裂的红外时空演化特征 被引量:2
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作者 张艳博 刘翠萍 +2 位作者 梁鹏 刘祥鑫 田宝柱 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2016年第2期57-61,共5页
利用红外热像仪进行无水、无压水、承压水作用下石灰岩双轴加载破裂失稳观测实验,研究巷道掘进时掌子面破裂过程中的红外辐射时空演化规律,以此识别掘进方向的水体情况。实验结果表明:掘进前方不含水体时,掌子面破裂在时序上表现为温度... 利用红外热像仪进行无水、无压水、承压水作用下石灰岩双轴加载破裂失稳观测实验,研究巷道掘进时掌子面破裂过程中的红外辐射时空演化规律,以此识别掘进方向的水体情况。实验结果表明:掘进前方不含水体时,掌子面破裂在时序上表现为温度线性升高,破裂前升温加速,在空间上表现为前期均匀升温,临近破裂前出现温度场分异,形成局部高温区,升温加速;掘进前方存在无压水时,温度曲线呈"一级台阶"状上升,热像表现为高温场包围低温场;掘进前方存在承压水时,温度曲线呈"波浪"状上升,热像交替升降温,最终大幅度降温。研究结果可为巷道开挖的遥感观测及巷道渗漏水预测提供理论指导。 展开更多
关键词 巷道掌子面 破裂 红外辐射 演化特征 承压水
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掘进应力扰动下细砂岩破裂规律及其强度损伤的实验研究 被引量:2
16
作者 李竹 冯国瑞 崔家庆 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期327-334,共8页
采用数值模拟和实验相结合的方法,以西铭矿回风大巷细砂岩为例,通过FLAC~(3D)精细化模拟,还原了巷道掘进过程中围岩应力加卸载路径,通过声发射探测仪掌握了未经历掘进应力扰动的单轴压缩和经历掘进应力扰动后单轴压缩的砂岩破裂过程声... 采用数值模拟和实验相结合的方法,以西铭矿回风大巷细砂岩为例,通过FLAC~(3D)精细化模拟,还原了巷道掘进过程中围岩应力加卸载路径,通过声发射探测仪掌握了未经历掘进应力扰动的单轴压缩和经历掘进应力扰动后单轴压缩的砂岩破裂过程声发射信号分布特征,揭示掘进应力扰动作用对岩石强度的削减效应以及对破裂发育的影响规律。结果表明:掘进应力扰动对岩石极限强度存在显著的削减效应,强度削减幅度约为11.43%;掘进应力扰动改变了试件主裂隙发育及扩展方向,单轴加载路径下试件裂隙自下部萌生并上行发育直至形成贯通断裂带,而经历掘进应力路径后试件裂隙亦自下部萌生,但主裂隙起裂位置调整至岩石上部,并下行发育直至试件中形成完全贯通的宏观断裂面。掌握掘进应力扰动作用下围岩破裂初期规律及其后期围岩变形、破坏特征的影响规律,对确定合理的采动围岩支护方法具有重要意义。 展开更多
关键词 掘进应力 加卸载路径 破裂演化 强度损伤 声发射特征
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基于声发射特性下的含骨料混凝土裂隙演化特性及其统计损伤本构研究 被引量:1
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作者 张峰 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第5期182-188,共7页
为探讨含骨料混凝土的损伤裂隙演化特性,基于统计损伤理论的数值模拟手段,建立了含骨料混凝土有限元模型,得到了不同工况下的裂隙扩展过程、声发射规律和峰值强度变化,同时基于声发射数值结果定义了损伤度的概念。结果表明:不同工况下... 为探讨含骨料混凝土的损伤裂隙演化特性,基于统计损伤理论的数值模拟手段,建立了含骨料混凝土有限元模型,得到了不同工况下的裂隙扩展过程、声发射规律和峰值强度变化,同时基于声发射数值结果定义了损伤度的概念。结果表明:不同工况下的裂隙演化呈现"X"型扩展,由"翼形裂纹"与"反翼形裂纹"共同组成;"翼裂纹"萌生及扩展主要破坏模式为拉伸破坏,"反翼裂纹"的萌生是由于剪切破坏而产生,随后扩展模式为拉剪复合破坏;预制裂纹的倾角越大,骨料含量百分比越大,则试样的峰值强度也越大,但是前者对混凝土抗压强度的增幅要小于后者;定义了损伤度的概念,加载过程中混凝土的损伤变化经历4个阶段:线弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹加速扩展阶段和损伤平稳发展阶段。骨料含量百分比越大,预制裂隙倾角越小,则最大损伤度越大,不同工况下的损伤度变化范围为0.85~0.94;骨料的破坏模式共分为4种,即偏转绕行、止裂、裂纹被骨料吸附和裂纹穿过骨料。本文数值模拟中偏转绕行是主要破坏模式。 展开更多
关键词 混凝土裂隙 含骨料混凝土 裂隙演化 声发射特性 统计损伤 损伤度 数值模拟
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河谷地貌铝土矿开采覆岩运动及裂隙演化特征研究 被引量:1
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作者 张铎 张明清 +1 位作者 王沉 詹子强 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第5期96-100,共5页
为了解决贵州省清镇市流长乡波渡河铝土矿一采区含矿层直接顶板不稳固且间接顶板为强岩溶含水层的工程问题,以一采区880 m水平为研究对象,综合运用理论分析、数值模拟相结合的研究方法,对含矿层开采过程中的覆岩移动、裂隙演化规律进行... 为了解决贵州省清镇市流长乡波渡河铝土矿一采区含矿层直接顶板不稳固且间接顶板为强岩溶含水层的工程问题,以一采区880 m水平为研究对象,综合运用理论分析、数值模拟相结合的研究方法,对含矿层开采过程中的覆岩移动、裂隙演化规律进行了研究。理论分析结果表明:波渡河铝土矿地貌特征为高原中低山河谷地貌,矿区的水文地质条件复杂,含矿层直接顶板不稳固。数值模拟结果表明:矿体直接顶板和基本顶分别呈现出"W"形和"V"的沉降特征,直接顶的垂向位移变化较基本顶明显;垂向应力在采空区左右两侧的边界和预留矿柱处均表现出应力集中的特点。模拟得到了裂隙带发育趋势图,并确定了离散元法模拟时裂缝带最大发育高度为46.85 m。研究结果可直接为波渡河铝土矿采取的技术措施提供理论支撑和指导波渡河铝土矿实现绿色开采,同时也为类似条件下矿山开采提供借鉴和经验。 展开更多
关键词 强岩溶含水层 覆岩运动 裂隙演化特征 数值模拟
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煤层回采过程中覆岩破坏及裂隙演化规律
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作者 郎君 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第3期47-52,65,共7页
综放开采覆岩破坏高度及裂隙演化规律对于煤矿安全生产具有重要意义,以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视对覆岩破坏高度进行探测,对裂隙变化特征进行定量化分析,并对工作面回采过程中裂隙及应力演化进行数值模拟研究。研究结... 综放开采覆岩破坏高度及裂隙演化规律对于煤矿安全生产具有重要意义,以山西某矿为试验矿井,采用分段注水、钻孔电视对覆岩破坏高度进行探测,对裂隙变化特征进行定量化分析,并对工作面回采过程中裂隙及应力演化进行数值模拟研究。研究结果表明:采动后冒落带破坏垂直高度为29.8~34.3 m,裂隙带破坏垂直高度为83.8~88.2 m;回采前覆岩裂隙以低角度、小宽度为主,裂隙数量发育程度低,随着工作面的回采覆岩裂隙数量明显增加,增加的裂隙以低角度、中宽度为主;覆岩的整个运动是一个动态的、连续的发育过程;应力呈现增加—减小—稳定的变化特征;采动过程中,近煤层区域覆岩裂隙数量一直处于较高水平。 展开更多
关键词 矿业工程 裂隙演化 渗透特征 卸压
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Formation and evolution of gas flow channels in the abutment pressure area 被引量:2
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作者 Zhang Yong Zhang Xibin +2 位作者 Xu Lifeng Zhang Jiangli Zhou Genli 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI 2012年第6期801-807,共7页
The permeability of coal ahead of the working face obviously changes dues to changes in abutment pressure.The formation and evolution of gas flow channels within the abutment pressure area was studied by analyzing the... The permeability of coal ahead of the working face obviously changes dues to changes in abutment pressure.The formation and evolution of gas flow channels within the abutment pressure area was studied by analyzing the fracture extension mechanism and fracture development in different zones of the abutment pressure area.Fracture and damage mechanics theory is used to understand the observations.The following two techniques were used to understand the evolution of gas flow channels:field observation of the characteristic fractures at different positions relative to the working face and fluorescence micrographs of prepared coal samples.Bending tensile fractures develop along an approximately vertical direction that forms a microscopic network of channels in areas of stress concentration.The abutment pressure affects the local stress and,hence,the local gas conduction.The fractures induced by large deformation and plastic flow form macroscopically networked channels in the reduced stress area.Closer to the working face the gas flow channels evolve from microscopic to macroscopic and from isolated to network.Gas permeability continuously increases during this time.This is corroborated by field observations of the displacement of top coal and the gas flow from gas extraction drillings. 展开更多
关键词 ABUTMENT pressure Gas flow CHANNELS fracture EXTENSION mechanism fracture development characteristics evolution process
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