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题名岩石单轴压缩试验中能量演化分析方法
被引量：23
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作者
刘之喜
王伟
罗吉安
缪广红
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机构
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室
河海大学岩土所
安徽理工大学力学与光电物理学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期3131-3139,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11902003)。
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文摘
为了探究岩石单轴压缩试验过程中的能量演化规律,利用RMT-150b岩石力学测试系统采用相同的加载速率对白砂岩分别进行了单轴压缩试验、单轴分级加卸载试验。基于裂纹产生及扩展模型研究,假设疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦对弹性能无影响,则可以认为单轴压缩中与单轴分级加卸载各卸载点荷载相等处,弹性能均相等。基于上述假设对单轴压缩过程中弹性能、耗散能、弹性能占总能量比例、耗散能占总能量比例、弹性能与耗散能比值等进行分析。通过利用红砂岩单轴循环加卸载中弹性能的演化规律验证了这一假设的正确性。研究结果表明:①通过对单轴压缩试验过程中能量演化规律分析发现塑性耗散能、弹性能、滞回效应耗散能存在于岩石单轴压缩的各个阶段。②部分滞回效应能可以储存在岩石内部并且随着荷载增大呈线性增长。③弹性能与塑性能的增长速率都随着荷载增大而增大,通过对弹性能与耗散能比值分析,得出了不同荷载范围内岩石的弹性能与耗散能增长速率的比较,并且在岩石强度的80%左右处弹性能与耗散能比值达到最大,与弹性能量指数相等,说明该分析方法对岩石能量演化趋势的分析具有一定的合理性。④通过红砂岩单轴循环加卸载试验分析发现,疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦会产生塑性变形导致岩石加卸载曲线逐渐右移,且对弹性能无影响。⑤根据单轴分级加卸载各卸载点弹性能分析单轴压缩试验过程中能量演化规律,并使用单轴循环加卸载试验的弹性能演化规律进行验证,说明了分析方法的正确性。
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关键词
能量演化
单轴压缩试验
单轴分级加卸载
单轴循环加卸载
弹性能量指数
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Keywords
energy evolution
unconfined compression
uniaxial step cyclic loading
uniaxial cyclic loading and unloading
elastic energy index
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分类号
TD313
[矿业工程—矿井建设]
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题名单轴压缩下岩石全应力应变过程中能量演化特征
被引量：5
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作者
李东文
赵光明
刘之喜
孟祥瑞
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机构
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
安徽理工大学矿业工程学院
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出处
《煤矿安全》
CAS
北大核心
2023年第2期135-144,共10页
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文摘
为了探究不同岩性岩石单轴压缩下能量演化规律,对花岗岩、砂岩和煤进行了单轴压缩和单轴分级加卸载试验,得到了不同条件下的应力-应变曲线;利用积分和公式获得了岩石试样不同条件下全过程的总能量密度、弹性能密度和耗散能密度值;分析岩石试样峰前和峰后能量演化特征,探究单轴压缩弹性能密度与总能量密度之间的关系。结果表明:单轴分级加卸载应力-应变曲线的外包络线和其单轴压缩曲线具有相同趋势,整体存在一定的偏离程度,且密实度越大的岩石,其偏离程度越小;岩石试样的弹性能密度和总能量密度在单轴压缩与单轴分级加卸载下均满足线性储能规律,利用线性储能规律,得到了岩石单轴分级加卸载与单轴压缩储能极限,两者几乎相等,并且岩石强度越大其储能极限越大。
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关键词
单轴压缩
单轴分级加卸载
能量演化
弹性能密度
线性储能规律
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Keywords
uniaxial compression
uniaxial step loading and unloading
energy evolution
elastic energy density
linear energy storage law
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分类号
TD315
[矿业工程—矿井建设]
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