组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价 被引量：20

1

作者 肖晓春 樊玉峰 +3 位作者 吴迪 丁鑫 王磊 赵宝友 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4203-4212,4219,共11页

为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提... 为揭示组合煤岩失稳破坏过程中的能量耗散规律,通过组合煤岩单轴压缩试验,从能量角度对组合煤岩失稳特征进行了分析。引入分形理论,研究了声发射信号与煤岩破坏程度之间的关系,以及不同组合结构对组合煤岩破坏过程的能量耗散的影响,提出一种利用煤岩结构力学特性判定冲击危险的方法。结果表明:随组合煤岩顶板岩石高度增加,试样整体强度和弹性模量增加,峰后应变软化过程缩短;岩石高度的增加,岩石与煤的弹性模量差值的减小均会导致冲击危险增加;通过对组合煤岩中岩石和煤的高度及其力学性质分析,提出了组合煤岩冲击倾向性判定指数,利用冲击倾向性判定指数对组合煤岩冲击危险进行评价,其准确度和实用性优于传统模糊判定的"四指标"方法,为深入开展煤岩组合结构冲击倾向评价提供了试验和理论支持。 展开更多

关键词 组合煤岩 能量耗散 力学性质 分形维数 声发射 冲击危险

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岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究 被引量：17

2

作者 洪陈杰 黄曼 +2 位作者 夏才初 罗战友 杜时贵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2098-2109,共12页

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆... 岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明:各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值,其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系;通过归一化处理,各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系,表明各向异性变异系数具有分形结构,分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角θ^*max和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制,体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后,会呈现出稳定的各向异性规律。 展开更多

关键词 岩体结构面 各向异性 尺寸效应 各向异性变异系数AVC3D 分维数

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CO_(2)强化再生骨料的特性及其对再生混凝土性能的影响 被引量：15

3

作者 高越青 潘碧豪 +2 位作者 梁超锋 肖建庄 何智海 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第6期95-102,共8页

CO_(2)强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20%CO_(2)浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO_(2)强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO_(2)吸收率、碱度、残留CO_(2)气体含量、... CO_(2)强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20%CO_(2)浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料(RCA)品质和粒径的影响,试验测试了CO_(2)强化再生骨料(CRCA)的碳化率、CO_(2)吸收率、碱度、残留CO_(2)气体含量、吸水率及CO_(2)强化再生骨料混凝土(CRAC)的抗压强度和抗氯离子渗透性能。结果表明:CO_(2)强化再生骨料的碳化率和CO_(2)吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO_(2)强化显著降低了再生骨料的碱度,且CO_(2)强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO_(2)气体含量越高;CO_(2)强化显著降低了再生骨料的吸水率,明显提升CO_(2)强化再生骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。 展开更多

关键词 再生骨料 再生骨料混凝土 CO_(2)强化 CO_(2)吸收率 残留CO_(2)

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不同循环加卸载路径下红砂岩声发射与应变场演化规律研究 被引量：13

4

作者 王天佐 王春力 +2 位作者 薛飞 王林翔 薛梦雅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期2881-2891,共11页

为研究不同循环加卸载路径下红砂岩的损伤演化规律,基于MTS815岩石力学试验系统对红砂岩开展恒下限和变下限循环加卸载试验,同步进行声发射和数字图像相关技术(DIC)监测。结果表明:相较于单轴压缩试验,恒下限循环加卸载下岩石平均抗压... 为研究不同循环加卸载路径下红砂岩的损伤演化规律,基于MTS815岩石力学试验系统对红砂岩开展恒下限和变下限循环加卸载试验,同步进行声发射和数字图像相关技术(DIC)监测。结果表明:相较于单轴压缩试验,恒下限循环加卸载下岩石平均抗压强度提高了6.5%,变下限循环加卸载提高不显著。恒下限循环加卸载下Felicity比平均值随应力增大而持续减小,而变下限循环加卸载后期的Felicity比基本保持不变。表观应变场演化趋势与声发射变化特征一致,恒下限循环加卸载下岩石破坏前损伤变形逐渐增大,呈缓增型特点;而变下限循环加卸载下加卸载前期损伤应变较分散,直至应力超过峰值强度66%时,岩石较大表观应变点才由分散快速集中,局部区域变形急剧增大,呈突变型特点,试样表现为剧烈的脆性破坏,实际工程中应予以重视。 展开更多

关键词 岩石力学 红砂岩 循环加卸载 声发射 数字图像相关技术 损伤演化

原文传递

寒区隧道保温层铺设长度及衬砌防冻措施研究 被引量：14

5

作者 夏才初 汪超 黄文丰 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期100-106,共7页

对于寒区隧道,以往的研究中,一般将寒区非冻土段洞内年最低气温为0℃的断面处作为保温层铺设的终点。依托青海知亥代公路隧道,借助ANSYS有限元计算软件,采用直接耦合法,对知亥代隧道非冻土段保温层铺设长度进行优化。结果表明:知亥代隧... 对于寒区隧道,以往的研究中,一般将寒区非冻土段洞内年最低气温为0℃的断面处作为保温层铺设的终点。依托青海知亥代公路隧道,借助ANSYS有限元计算软件,采用直接耦合法,对知亥代隧道非冻土段保温层铺设长度进行优化。结果表明:知亥代隧道保温层铺设长度为600 m更加合适,而非将保温层铺设到年最低气温为0℃的距洞口650 m处。根据隧道衬砌所受冻融循环作用影响的特点,总结了冻融循环条件下寒区隧道衬砌抗冻防冻措施。对于寒区隧道,可采取提高混凝土抗冻性能、设置防寒保温门和安装防雪棚等方式改善衬砌受到的冻融循环作用。对于知亥代隧道而言,将混凝土抗冻等级提高到F800,可使运营期100年间衬砌结构安全系数不减小。 展开更多

关键词 隧道工程 寒区隧道 安全系数 直接耦合法 保温层 冻融循环 衬砌防冻措施

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单级荷载下极软煤岩长期蠕变规律及本构模型研究 被引量：12

6

作者 王兴开 夏才初 +3 位作者 朱哲明 谢文兵 宋磊博 韩观胜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2078-2088,2098,共12页

为探究极软煤岩的长期蠕变力学特性,利用自主开发的长期三轴岩石蠕变试验系统,开展单级荷载下极软煤岩单轴和三轴蠕变特性试验。结果表明:(1)单轴蠕变下极软煤岩历时232 h发生了衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变,累积蠕变量高达3.45%,是瞬... 为探究极软煤岩的长期蠕变力学特性,利用自主开发的长期三轴岩石蠕变试验系统,开展单级荷载下极软煤岩单轴和三轴蠕变特性试验。结果表明:(1)单轴蠕变下极软煤岩历时232 h发生了衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变,累积蠕变量高达3.45%,是瞬时变形量的10.5倍;稳态蠕变速率高达8×10^(–5)~10×10^(–5)/h且长时保持不变;加速蠕变阶段最大速率高达0.043/h;蠕变全程速率变化呈现出典型的U形曲线分布特征。(2)相同轴压下,随着围压由0增大至0.6 MPa,极软煤岩抵抗长期变形的能力不断增强,表现为蠕变量显著减小、稳态蠕变速率呈数量级式大幅减小、蠕变破坏前的持续时间显著增长、蠕变与瞬时应变量的比值明显降低、加速蠕变破坏的强烈程度显著减弱。蠕变速度和蠕变量尤其对0~0.2MPa范围内的围压变化更加敏感。(3)极软煤岩的加速蠕变阶段表现为渐进式加速变形失稳,具有显著的时间过程,与普通岩石加速蠕变阶段突变式加速破裂失稳的特征不同。(4)引入关于加速蠕变启动时间的新型非线性黏塑性元件,与Burgers模型串联,建立了能描述单级荷载下极软煤岩衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变全程的非线性黏弹塑性蠕变模型;基于Levenberg-Marquardt优化算法对试验曲线进行了非线性拟合,辨识了模型参数,试验曲线与拟合曲线吻合度极高,验证了模型的正确性。该研究成果可为极软岩长期非线性大变形理论分析和支护设计提供参考。 展开更多

关键词 极软煤岩 单级荷载 长期蠕变试验 大变形 非线性蠕变模型

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非贯通节理花岗岩剪切断裂力学特性及声发射特征研究 被引量：11

7

作者 王刚 宋磊博 +3 位作者 刘夕奇 包春燕 吝曼卿 刘广建 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1533-1545,共13页

为探究节理岩体在压剪复合作用下的断裂力学行为与破坏机制,采用完整及非贯通节理花岗岩开展了剪切试验,从宏观力学特性、声发射信号特征、颗粒流细观演化规律等多角度进行解析,并提出了一种利用声发射信号特征及其关键信息点预判花岗... 为探究节理岩体在压剪复合作用下的断裂力学行为与破坏机制,采用完整及非贯通节理花岗岩开展了剪切试验,从宏观力学特性、声发射信号特征、颗粒流细观演化规律等多角度进行解析,并提出了一种利用声发射信号特征及其关键信息点预判花岗岩剪切破坏的方法。研究结果表明:节理破坏了岩石完整性,降低了岩石的剪切刚度和峰值剪切强度;此外,节理的存在会影响裂纹的扩展路径和破坏模式,且这种影响会随着法向应力的增加而削弱。法向应力和节理对声发射特征点影响显著,声发射信号的缓慢增长及b值的持续下降可作为岩石剪切破坏的前兆特征;利用声发射信号特征及其关键信息点可以有效预判花岗岩的剪切失稳破坏过程。该研究成果为节理岩体剪切破坏机制分析及其稳定性预测提供了一定参考。 展开更多

关键词 岩石力学 非贯通性节理 花岗岩 声发射特征 破坏机制

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基于表面微凸体磨损特征演化规律的节理剪切强度各向异性机制研究 被引量：8

8

作者 宋磊博 亢倩倩 +5 位作者 杜时贵 钟振 王刚 王兴开 韩观胜 赵金帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2331-2343,共13页

为了从剪切磨损角度探索剪切强度各向异性的机制,定量分析了粗糙节理在不同法向应力下的强度特征与破坏特征。研究发现,节理的剪切强度和破坏体积表现出与形貌特征相似的各向异性特征,且两者的各向异性特征随着法向应力的增加而逐渐削... 为了从剪切磨损角度探索剪切强度各向异性的机制,定量分析了粗糙节理在不同法向应力下的强度特征与破坏特征。研究发现,节理的剪切强度和破坏体积表现出与形貌特征相似的各向异性特征,且两者的各向异性特征随着法向应力的增加而逐渐削弱。另外,调查了锯齿节理的倾角特征和高度特征对剪切行为的影响。分析表明:两者都与剪切强度存在正相关的关系,且倾角特征还决定了剪切过程中节理接触区域的局部性。粗糙节理的表面由很多微凸体组成,不同剪切方向上表面接触区域的不同以及该区域内微凸体高度特征和倾角特征的差异是造成剪切强度各向异性的本质原因。而随着法向应力的增加,节理表面越来越多的微凸体的破坏由滑移磨损演化为剪断破坏,在不同剪切方向上破坏体积的差异也逐渐减小,进而导致剪切所需的能量逐渐趋于一致,这是剪切强度各向异性特征被法向应力削弱的主要原因。 展开更多

关键词 粗糙节理 剪切强度 各向异性 剪切破坏体积

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基于围压因素的分级应力扰动下砂岩损伤破裂特性试验研究 被引量：1

9

作者 杨圣奇 杨景 +1 位作者 孙博文 刘广建 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期542-555,共14页

受制于采掘活动的频繁应力扰动,地下工程围岩的稳定性问题日渐突出,严重制约了地下矿产资源的安全高效开采。为了探究不同埋深下岩体在应力扰动过程中的损伤破裂机制,以常规三轴试验为基础,开展4组围压下的分级应力扰动室内试验,基于力... 受制于采掘活动的频繁应力扰动,地下工程围岩的稳定性问题日渐突出,严重制约了地下矿产资源的安全高效开采。为了探究不同埋深下岩体在应力扰动过程中的损伤破裂机制,以常规三轴试验为基础,开展4组围压下的分级应力扰动室内试验,基于力学分析、声发射分阶段定位及损伤评价指标演化特征,确定分级应力扰动下岩石力学的损伤劣化规律及细观裂纹发育特征,建立岩石损伤状态—微观裂纹发育特征—损伤评价指标变化三者之间的关联。结果表明:(1)分级应力扰动下,岩石峰值强度和峰值轴向应变随围压升高逐渐增大。应力扰动各阶段轴向应变增量均呈现初期小幅波动,中期缓慢增加,后期快速增加的趋势;平均弹性模量呈现初期小幅波动后快速降低的趋势。(2)围压通过限制裂纹扩展降低岩石损伤累积速率,高围压下岩石能承受更多级应力扰动,且恒压阶段蠕变特征更明显。(3)加载前期,岩石内部裂纹发育仅在既有损伤区域的重复压密破坏和临近区域少量微裂纹的发育,扰动后期随着轴力的升高会使得围压限制作用减弱造成裂纹快速扩展。(4)岩石内部在加载不同阶段微裂纹发育的数量、尺度的变化能有效的体现在声发射b值和ΔF值,与岩石损伤程度耦合度较高,可用来定量评估岩石损伤状态。研究结果可为工程岩体的围岩稳定和损伤评估提供一定的指导和借鉴。 展开更多

关键词 岩石力学 应力扰动 力学特征 裂纹发育 声发射损伤指标

原文传递

煤高度对组合岩煤力学性质及冲击倾向性的影响 被引量：8

10

作者 樊玉峰 肖晓春 +4 位作者 徐军 吴迪 丁鑫 王磊 吕祥锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期649-659,共11页

为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了... 为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了一种针对组合煤岩试样的冲击倾向性判定方法。结果表明:随煤高度增加,煤试样和组合煤岩试样的弹性模量趋于一个定值;煤试样的强度与试样高度无明显关系,组合试样的强度随煤高度增加而降低;煤试样的应力峰值变形量在0.5~1.5 mm,随试样高度降低破坏特征从脆性破坏向半脆性破坏转变;组合煤岩试样的应力峰值变形量在1~2 mm,破坏特征均为脆性破坏。2类试样的弹性能密度和应变能密度间有明确的线性关系,该关系不随组合试样中煤高度改变,也不随煤试样高度改变;组合试样中岩石的弹性能密度显著影响峰后煤样部分的破坏速度,由此可基于岩石弹性能密度变化判定组合煤岩冲击倾向性。该判定方法相比于传统"四指标"综合评价方法具有准确度高,操作简便,相关参数互相独立的特点。所得结果为进一步研究组合煤岩能量累积特征和冲击倾向性判定提供借鉴。 展开更多

关键词 组合煤岩 力学性质 破坏特征 弹性能密度 冲击倾向性

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露天矿高边坡爆破振动监测与衰减规律分析 被引量：7

11

作者 邢恩达 曹丽 卢斌强 《科技通报》 2021年第9期90-93,117,共5页

露天矿山爆破开采过程中会产生一系列的危害,严重威胁地表建筑物及人员的安全。通过现场实时监测采集了露天矿山远距离建筑物的质点振动速度及主振频率,并且根据萨道夫斯基公式对监测结果进行线性回归,推导出爆破振动波的衰减规律。试... 露天矿山爆破开采过程中会产生一系列的危害,严重威胁地表建筑物及人员的安全。通过现场实时监测采集了露天矿山远距离建筑物的质点振动速度及主振频率,并且根据萨道夫斯基公式对监测结果进行线性回归,推导出爆破振动波的衰减规律。试验结果表明:爆破振动质点振速与爆心距有关,随着爆心距的增大,质点振动速度逐渐减小;质点振动的三向振速中,水平径向振速最大;监测点的峰值振速均在安全允许范围之内,一般情况下对周围建筑物没有影响;爆破地震波衰减系数K=248.05,α=1.52,即爆破振动质点振速衰减规律公式为:V=248.05(3√Q/R)^(1.52)。爆破振动监测结果和衰减规律对类似地形和地质的露天矿爆破开采具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 爆破振动 周围建筑物 振动监测 爆破衰减规律

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不同节理倾角下灰岩应变场演化及裂纹发展规律 被引量：3

12

作者 彭岩岩 周崇 +2 位作者 程啸 朱淳 李小双 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第4期50-60,共11页

为研究不同几何位置的节理倾角对灰岩破坏与裂纹发展的影响,分别预制2组节理灰岩试样进行对比试验:第1组试样只改变平行节理倾角α,第2组试样只改变中间节理倾角β。通过单轴压缩试验结合3D-DIC技术,得到试样破坏的应变场演变云图,利用... 为研究不同几何位置的节理倾角对灰岩破坏与裂纹发展的影响,分别预制2组节理灰岩试样进行对比试验:第1组试样只改变平行节理倾角α,第2组试样只改变中间节理倾角β。通过单轴压缩试验结合3D-DIC技术,得到试样破坏的应变场演变云图,利用最大线应变理论,结合裂纹扩展图分析灰岩试样破坏的全过程。试验结果表明:主应变场的演化过程即为高应变区裂纹扩展的过程,主应变场演化与裂纹起裂、扩展和贯通过程相互印证;灰岩试样峰值强度受平行节理倾角α改变的影响远大于受中间节理倾角β改变的影响;随着节理倾角α,β的增大,中间节理的应力集中区域分别向中间节理的中心与端部转移;平行节理倾角α的改变比中间节理倾角β的改变对灰岩破坏模式的影响更大,平行节理倾角α在30°时发生张拉破坏,在60°,90°时发生张拉和拉-剪组合破坏;中间节理倾角β在30°,60°,90°时均发生张拉破坏。 展开更多

关键词 节理倾角 灰岩 应变场 裂纹发展

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复杂地质工作面冲击地压原因及防治技术 被引量：6

13

作者 陈庆国 尹子霆 +4 位作者 牟宗龙 焦建行 王占硕 李忠孝 刘广建 《煤炭科技》 2022年第3期83-89,共7页

田陈煤矿7122工作面受到断层等地质构造影响,开采过程中经过调斜、缩面,工作面呈不规则形状,冲击危险性较高。分析了工作面主要冲击危险因素,划分了冲击危险区域,对各危险区域制定了大直径钻孔卸压、扇形深孔爆破切顶、顶板深孔爆破切... 田陈煤矿7122工作面受到断层等地质构造影响,开采过程中经过调斜、缩面,工作面呈不规则形状,冲击危险性较高。分析了工作面主要冲击危险因素,划分了冲击危险区域,对各危险区域制定了大直径钻孔卸压、扇形深孔爆破切顶、顶板深孔爆破切顶等针对性卸压措施。回采过程中,通过微震监测对工作面回采期间的卸压效果进行检验,微震能量与频次在实施卸压措施后显著降低。结果表明,各项卸压措施有效降低了矿震强度与冲击危险性,为工作面的安全生产提供了保证。该工作面的冲击地压防治技术对类似工作面的安全开采具有借鉴意义。 展开更多

关键词 复杂地质工作面 冲击影响因素 冲击地压防治

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基于真三轴卸载试验不同倾角组合煤岩力学特性研究

14

作者 彭岩岩 郦亦凡 +3 位作者 余虎 韩攀嵘 朱淳 何满潮 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期1-10,共10页

为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破... 为深入研究煤炭开采过程中顶板结构面倾角对煤岩力学特性的影响,通过自主研发的地声过程模拟试验系统,开展不同结构面倾角条件下组合煤岩真三轴加卸载试验,并利用声发射探测系统进行监测。研究结果表明:随着结构面倾角的增大,试样的破坏强度逐步下降,裂隙发展也逐渐减弱,其破坏形态从张拉剪切破坏逐渐向剪切破坏转变,直至倾角达到40°时,试样整体发生滑移破坏;在卸载破坏前,倾角<30°的试样发生充分的塑性变形,其承载力得到充分发挥,而倾角≥30°的试样达到临界破坏极限时迅速破坏,出现部分或完全滑移破坏;声发射信号集中于卸载破坏阶段,试样的结构面倾角越大,声发射累计计数越少,当倾角达到40°时发生滑移破坏,最大振铃计数大幅下降,对其累计计数略有影响。研究成果可为深入认识顶板结构面倾角引起的卸载破坏机制及矿山安全开采提供参考。 展开更多

关键词 组合煤岩 真三轴试验 结构面倾角 声发射

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油页岩单轴压缩声发射演化规律及其破坏前兆特征

15

作者 郭鹏飞 邱洋 +2 位作者 邓仕伟 朱星宇 王媛媛 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第4期166-173,共8页

为研究油页岩受载破坏过程中有效前兆特征,利用TP耦合气体逸出试验系统对油页岩开展单轴压缩声发射试验,采集岩样破坏全过程产生的声发射信号,分析岩样变形破坏声发射随时间变化规律,对岩样加载破坏过程中声发射特征方差与自相关系数进... 为研究油页岩受载破坏过程中有效前兆特征,利用TP耦合气体逸出试验系统对油页岩开展单轴压缩声发射试验,采集岩样破坏全过程产生的声发射信号,分析岩样变形破坏声发射随时间变化规律,对岩样加载破坏过程中声发射特征方差与自相关系数进行深入分析。试验结果表明:试验过程中有明显声发射现象产生,声发射特征变化与岩样变形破坏过程有着良好的对应关系;通过分析声发射RA(上升时间/峰值幅度)与AF(平均频率)特征,岩样在试验过程中以张拉破裂为主,后期剪切破裂逐渐增多;声发射特征在临近峰值强度时快速增大,表现出明显的临界慢化现象,方差与自相关系数的突然增大可以作为岩石破坏的前兆特征,且方差的前兆特征信息的捕捉相较于自相关系数更加容易且更为可靠;将声发射b值与声发射特征参数方差结合分析,可以有效剔除试验过程产生的伪信号,方差斜率快速上升阶段出现的b值突降点,可以确定为岩石破坏前兆特征点。研究成果可为岩土工程灾害预警提供可靠依据。 展开更多

关键词 油页岩 单轴压缩 变形破坏 声发射 临界慢化 前兆特征

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恒定法向刚度条件下吸能锚杆锚固节理岩体剪切特性试验研究

16

作者 韩观胜 陈志靖 +3 位作者 李博 周宇 丁书学 钟振 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期999-1012,共14页

为研究深部岩体工程即恒定法向刚度(CNS)边界条件下吸能锚杆的锚固效果及锚固节理抗剪性能,开展CNS边界条件下吸能锚杆锚固类岩石节理的剪切试验,探究节理面粗糙度(JRC)及锚固深度(h)对类岩石节理剪切应力(τ)、法向位移(δ_(n))、法向... 为研究深部岩体工程即恒定法向刚度(CNS)边界条件下吸能锚杆的锚固效果及锚固节理抗剪性能,开展CNS边界条件下吸能锚杆锚固类岩石节理的剪切试验,探究节理面粗糙度(JRC)及锚固深度(h)对类岩石节理剪切应力(τ)、法向位移(δ_(n))、法向应力(σ_(n))、节理面破坏特征、锚杆变形特征的影响规律。结果表明:吸能锚杆可有效提高深部岩体锚固节理的屈服强度及剪切强度,且其提高幅度随着JRC的增大呈现出逐渐增加的趋势,其剪切应力在弹性阶段后产生应力硬化现象。而节理面剪切磨损面积占比随JRC的增加逐渐增大,锚杆的施加使其上涨了20.88%~109.21%。随着锚固深度的增加,节理面的剪切应力、法向位移、法向应力和剪切磨损面积占比均呈现出先增大后减小的趋势,当锚固深度为80 mm时各项指标参数最优,此时锚杆塑性变形段的锚固作用可充分发挥。研究成果为深部节理岩体支护作业的减能增效提供了重要理论支撑。 展开更多

关键词 岩石力学 节理面粗糙度 锚固深度 吸能锚杆 恒定法向刚度 剪切特性

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考虑基质渗透性的岩体单裂隙渗流及影响因素的室内和数值试验研究

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作者 钟振 孟醒 +3 位作者 胡云进 张丰收 李小双 周宇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2148-2163,共16页

为客观评价基质渗透性,并探明其在裂隙岩体渗流中的作用和比重,采用自主研制的应力–渗流耦合试验装置,开展水力耦合条件下完整岩芯和含贯穿单裂隙岩芯(泥岩、砂岩、石灰岩)的渗透试验研究,探究变围压(10~18 MPa)和变裂隙粗糙度系数(1.6... 为客观评价基质渗透性,并探明其在裂隙岩体渗流中的作用和比重,采用自主研制的应力–渗流耦合试验装置,开展水力耦合条件下完整岩芯和含贯穿单裂隙岩芯(泥岩、砂岩、石灰岩)的渗透试验研究,探究变围压(10~18 MPa)和变裂隙粗糙度系数(1.64~15.52)条件下裂隙、基质的渗流过程及规律。试验结果表明:基质和裂隙的渗透率均随围压的增加而降低,且裂隙渗透率的下降速率快于基质的下降速率,造成裂隙与基质的渗透率比值(K_(f)/K_(m))也逐渐下降;当围压增加至18 MPa时,泥岩的K_(f)/K_(m)已介于7~8(与裂隙粗糙度有关),小于一个数量级,基质渗透率已不容忽视。为进一步探索不可忽略基质渗透率的围压阈值,采用COMSOL构建含贯穿单裂隙岩芯的数值模型,模型中假定基质和裂隙内的渗流分别服从Darcy定律和Forchheimer定律,进而开展更大围压(3~53 MPa)范围和粗糙度系数(2.58~17.4)下的渗流数值模拟。数值模拟结果与试验结果较为一致,精准复现了裂隙及基质渗透率随围压和粗糙度系数的演化规律。若以K_(f)/K_(m)=10作为界定不可忽略基质渗透性的界限值,对应泥岩、砂岩、石灰岩的围压阈值分别为18,20,46 MPa。通过深入分析裂隙渗流场表明,随着围压和粗糙度系数的增加,裂隙的接触面积增大,过流面积相应降低,水流主要沿着缩窄的渗流通道贯穿裂隙;同时,过流通道的缩窄导致流速增加,在流场内形成涡流,进一步降低了裂隙的渗透性。系统探索了流体在裂隙和基质内的渗流过程及规律,提出采用K_(f)/K_(m)判定可否忽略基质渗透性的方法,为评价基质渗透性在裂隙岩体渗流中发挥的作用提供了定量指标。 展开更多

关键词 岩石力学 裂隙岩体 裂隙粗糙度 基质渗透性 围压阈值 涡流

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估算异性岩石不连续面峰值剪切强度的经验公式 被引量：1

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作者 张志飞 黄曼 唐志成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期507-519,共13页

长江三峡库区广泛发育着两侧岩性不同的不连续面(称为异性不连续面),研究其峰值剪切强度可为相关岩体的稳定性分析和评价提供理论依据。采用高强石膏浇注3组不同形貌且上、下壁面强度不同的不连续面试件,并在不同常法向应力下进行剪切... 长江三峡库区广泛发育着两侧岩性不同的不连续面(称为异性不连续面),研究其峰值剪切强度可为相关岩体的稳定性分析和评价提供理论依据。采用高强石膏浇注3组不同形貌且上、下壁面强度不同的不连续面试件,并在不同常法向应力下进行剪切试验。引入不连续面壁组合系数λ来综合量化不连续面壁的抗压强度和基本摩擦角对异性不连续面峰值剪切强度的影响,λ越小,上、下不连续面壁强度差异越大。异性不连续面的峰值剪切强度随λ的增加呈非线性增加,且在高法向应力下更为显著。在Barton公式的基础上,通过多元回归分析建立了估算异性不连续面峰值剪切强度的经验公式。采用天然和人工锯齿形异性不连续面的直剪试验结果对新公式做了进一步验证,试验剪切强度与新公式预测值吻合较好。简要分析了新公式在软硬互层岩质边坡稳定性评价中的应用。最后,讨论了Wu公式的适用性以及新公式的优点和不足。 展开更多

关键词 异性岩石不连续面 剪切强度准则 不连续面壁组合系数

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变饱和度条件下粗糙岩石节理剪切强度特性的试验研究 被引量：3

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作者 胡云进 王小宇 +2 位作者 钟振 杨申东 宋忠阳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期336-345,共10页

为探究节理剪切性质随饱和度变化的演变规律,首先采用三维激光扫描技术和3D打印技术相结合的手段,通过将水泥、砂、粉煤灰和水按1∶3∶0.4∶0.55的配比混合,从而复刻出3种不同粗糙度的类岩石节理,并根据计算得到的节理空隙体积对饱和度... 为探究节理剪切性质随饱和度变化的演变规律,首先采用三维激光扫描技术和3D打印技术相结合的手段,通过将水泥、砂、粉煤灰和水按1∶3∶0.4∶0.55的配比混合,从而复刻出3种不同粗糙度的类岩石节理,并根据计算得到的节理空隙体积对饱和度进行控制,随后采用自主研发的岩石直剪试验系统,对3种粗糙度的复刻节理开展了在常法向应力(0.2 MPa)和变饱和度条件下的直剪试验。试验结果表明,饱水时3种粗糙度的节理试样峰值剪切强度平均降低28.4%,不同粗糙度下峰值剪切强度分别降低35.7%(JRC=12.9),28.5%(JRC=10.1)和16.1%(JRC=7.3)。此外,随着饱和度的增大,节理残余剪切强度亦逐渐下降,降低幅度为7%~12%,其下降程度同样与粗糙度相关。通过进一步的分析表明:水的力学作用和对粗糙节理面的浸润作用是引起其剪切强度弱化的主要原因;随着粗糙度的增加,水-岩相互作用的面积增大,水对节理剪切强度的弱化程度相应地增强。所揭示的抗剪强度随饱和度增加而显著弱化的现象表明,对岩体工程进行设计时除了考虑水的影响外,还应对含水量(饱和度)可能导致的剪切强度弱化进行量化分析。 展开更多

关键词 岩石力学 剪切强度 饱和度 节理粗糙度 岩石节理 水–岩作用

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高温对花岗岩细观及宏观力学断裂特性的影响 被引量：3

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作者 周磊 董玉清 +3 位作者 朱哲明 高维廷 杨正艳 王兴开 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1381-1391,共11页

为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析... 为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析。研究结果表明:花岗岩的纵波波速在处理温度为600℃时降幅最大,花岗岩损伤因子达到0.832,随着处理温度升高,花岗岩从脆性破坏特征逐渐转变为延性破坏特征;花岗岩的断裂韧度随着温度的升高而逐渐降低,呈现出线性衰减的特点,当高温处理温度达到700℃时,断裂韧度仅为常温(23℃)时的21.3%;花岗岩细观断裂面随着高温处理温度升高而逐渐变得粗糙,热损伤裂缝逐渐变得多而密集,晶体结构受到了很大损伤,且分形维度随着温度升高而逐渐增大。 展开更多

关键词 高温 裂隙岩石 纵波波速 损伤因子 断裂韧度

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