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基于耗散能演化的层状黄砂岩损伤本构模型及其验证
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作者 刘冬桥 郭允朋 +1 位作者 李杰宇 凌凯 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期784-799,共16页
层理构造影响工程岩体力学性质及稳定性.为探究层理倾角对岩石变形损伤过程的影响,开展了0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种不同层理角度的黄砂岩纵波波速测试和单轴压缩试验,分析了层理角度对黄砂... 层理构造影响工程岩体力学性质及稳定性.为探究层理倾角对岩石变形损伤过程的影响,开展了0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°共7种不同层理角度的黄砂岩纵波波速测试和单轴压缩试验,分析了层理角度对黄砂岩峰值强度、弹性模量及破裂模式的影响,基于弹性模量劣化程度和耗散能演化特征分别表征黄砂岩初始层理损伤变量和荷载损伤变量,并借助Logistic函数模拟了层理与荷载耦合损伤变量演化全过程,探讨了层理角度对黄砂岩损伤演化规律的影响,进一步结合损伤力学理论与有效介质理论,建立了能够模拟单轴压缩下层状黄砂岩变形全过程的分段本构模型.结果表明:随层理倾角增大,黄砂岩纵波波速逐渐增大,峰值抗压强度和弹性模量呈现先减小后增大再减小的倒N型变化趋势,各向异性特性明显;黄砂岩破裂模式与层理倾角密切相关,倾角在0°~60°范围内时,主要发生穿切层理弱面的劈裂型张拉破坏,倾角为75°和90°时,岩样发生沿层理弱面的剪切滑移和劈裂张拉破坏;基于耗散能表征的损伤演化曲线可分为初始无损伤、损伤开始、损伤加速及损伤减速终止4个过程,借助Logistic函数构建的理论损伤模型可以很好的模拟和预测层状黄砂岩损伤演化全过程;初始层理损伤最大值与最小值之比约为1.41,表明层理倾角对黄砂岩初始损伤影响较大;建立的分段本构模型可以较好的描述层状黄砂岩单轴压缩应力–应变全过程,且理论模型曲线与试验数据吻合度高. 展开更多
关键词 岩石力学 层理倾角 能量耗散 损伤演化 本构模型
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Dynamic response mechanism and precursor characteristics of gneiss rockburst under different initial burial depths
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作者 liu dongqiao SUN Jie +4 位作者 MENG Wen HE Manchao ZHANG Chongyuan LI Ran CAO Binghao 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2024年第3期1004-1018,共15页
To investigate the influence mechanism of geostress on rockburst characteristics,three groups of gneiss rockburst experiments were conducted under different initial geostress conditions.A high-speed photography system... To investigate the influence mechanism of geostress on rockburst characteristics,three groups of gneiss rockburst experiments were conducted under different initial geostress conditions.A high-speed photography system and acoustic emission(AE)monitoring system were used to monitor the entire rockburst process in real time.The experimental results show that when the initial burial depth increases from 928 m to 1320 m,the proportion of large fracture scale in rockburst increases by 154.54%,and the AE energy increases by 565.63%,reflecting that the degree and severity of rockburst increase with the increase of burial depth.And then,two mechanisms are proposed to explain this effect,including(i)the increase of initial geostress improves the energy storage capacity of gneiss,and then,the excess energy which can be converted into kinetic energy of debris ejection increases,consequently,a more pronounced violent ejection phenomenon is observed at rockburst;(ii)the increase of initial geostress causes more sufficient plate cracks of gneiss after unloading ofσh,which provides a basis for more severe ejection of rockburst.What’s more,a precursor with clear physical meaning for rockburst is proposed under the framework of dynamic response process of crack evolution.Finally,potential value in long term rockburst warning of the precursor obtained in this study is shown via the comparison of conventional precursor. 展开更多
关键词 Traffic Engineering Gneiss Rockburst Crack propagation Excess energy Precursor characteristic
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岩石张拉、剪切裂纹划分方法及其在岩爆前兆中的应用 被引量:1
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作者 刘冬桥 孙杰 +3 位作者 张磊 杨园园 张路路 张梓谦 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1153-1167,共15页
提出一种利用支持向量机划分张拉裂纹和剪切裂纹的方法,采用巴西劈裂试验和直剪试验的验证结果证明该方法合理有效。在此基础之上,对砂岩应变岩爆全过程裂纹类型进行划分,并分析各类裂纹事件数、事件增长速率及占比变化规律。研究结果表... 提出一种利用支持向量机划分张拉裂纹和剪切裂纹的方法,采用巴西劈裂试验和直剪试验的验证结果证明该方法合理有效。在此基础之上,对砂岩应变岩爆全过程裂纹类型进行划分,并分析各类裂纹事件数、事件增长速率及占比变化规律。研究结果表明:岩爆全过程经历张拉裂纹主导、张拉和剪切裂纹共同作用、岩爆发生3个阶段;在岩爆时刻前张拉和剪切裂纹都出现突增的现象,且张拉裂纹事件增速大于剪切裂纹增速,但张拉裂纹累计占比下降、而剪切裂纹累计占比上升。岩爆前张拉裂纹累计占比下降的现象早于裂纹事件数和事件率突增的现象,且具有较强的前兆响应能力,可作为岩爆的一种前兆特征。 展开更多
关键词 应变岩爆 裂纹划分 支持向量机 前兆特征
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单轴压缩下脆性岩石损伤破坏能量演化规律试验研究 被引量:1
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作者 刘冬桥 郭允朋 +2 位作者 李杰宇 凌凯 葛嘉诚 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期843-853,共11页
脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验,在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上,综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率,... 脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验,在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上,综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率,建立一种基于岩石应力-应变曲线全过程的脆性指数计算方法,进一步基于能量耗散表征损伤变量,分析了脆性岩石损伤演化过程,并探讨了从损伤演化角度建立脆性评价指标的可行性和合理性。结果表明:(1)试验所采用的6种不同岩性岩石应力-应变曲线峰后段均表现出不同程度的脆性跌落现象。(2)基于本文建立的脆性指标对6种岩石进行脆性定量评价和比较,脆性程度由大到小依次为:辉长岩、变质砂岩、石英片岩、粗粒花岗岩、板岩、大理岩。(3)单轴压缩条件下,基于能量耗散表征的脆性岩石损伤演化过程整体呈“S”型发展趋势,可分为初始损伤、损伤保持、损伤稳定发展、损伤加速发展以及损伤减缓至终止5个阶段,能够很好地反映岩石内部微裂纹压密闭合、萌生发育、扩展贯通直至宏观破坏的整个过程。 展开更多
关键词 单轴压缩 脆性指数 能量 损伤演化
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前方牵引联合快速扩弓矫治骨性Ⅲ类错(牙合)的面部软组织变化 被引量:1
5
作者 李洁 漆昱君 +3 位作者 张小君 刘冬巧 李继宏 张玲阁 《临床研究》 2023年第2期38-41,共4页
目的 分析前方牵引加快速扩弓对骨性Ⅲ类错(牙合)开展矫治后面部软组织的改变情况。方法 选择2020年8月至2022年8月郑州市口腔医院收入上颌发育不足引起骨性Ⅲ类错(牙合)共40例患者开展研究,均处在生长发育的高峰阶段或者高峰前期,通过... 目的 分析前方牵引加快速扩弓对骨性Ⅲ类错(牙合)开展矫治后面部软组织的改变情况。方法 选择2020年8月至2022年8月郑州市口腔医院收入上颌发育不足引起骨性Ⅲ类错(牙合)共40例患者开展研究,均处在生长发育的高峰阶段或者高峰前期,通过前方牵引加快速扩弓进行矫治,在开始矫治前、结束矫治后分别测量鼻顶点到Y轴距离、上唇凸厚、上唇凸距、上唇基角、下唇凸距、上唇突点到Y轴之间距离、上唇凹点到Y轴之间距离、颏厚度、颏唇角、H角、软组织下面高、下唇基角、软组织面角、鼻唇角以及软组织颏前点到Y轴距离,以评定面部软组织的改变情况。结果 矫治后,所有患者的软组织面角、下唇基角和矫治前相比减小,差异有统计学意义(P<0.05);上唇基角、鼻顶点到Y轴距离、软组织下面高和矫治前相比增加,差异有统计学意义(P<0.05)。矫治后,所有患者的鼻唇角和矫治前相比减小,差异有统计学意义(P<0.05);上唇凸厚、上唇凸距、上唇凹点到Y轴之间距离以及上唇突点到Y轴之间距离和矫治前相比增加,差异有统计学意义(P<0.05);下唇凸距、下唇凹点到Y轴之间距离和矫治前相比差异无统计学意义(P>0.05)。矫治后,所有患者的颏厚度、颏唇角以及H角和矫治前相比增加,差异有统计学意义(P<0.05);软组织颏前点到Y轴距离和矫治前相比减小,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 前方牵引加快速扩弓对骨性Ⅲ类错(牙合)开展矫治后患者面部软组织有明显改变,主要表现为上唇明显前移、颏部往下移位,颏唇关系改善以及侧貌突度明显增加。 展开更多
关键词 前方牵引 快速扩弓 骨性Ⅲ类错(牙合) 面部软组织
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基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究 被引量:13
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作者 何满潮 王炀 +2 位作者 刘冬桥 任晓龙 张晓云 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2732-2740,共9页
基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用... 基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。 展开更多
关键词 二维数字图像相关技术 全场位移测量 块系花岗岩 超低摩擦效应 动力扰动
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上颌快速扩大后年轻成人与儿童牙弓及腭弓形态的比较
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作者 李洁 漆昱君 +3 位作者 张小君 刘冬巧 李继宏 王章正 《临床研究》 2023年第4期28-31,共4页
目的 对比上颌快速扩大后的年轻成人和儿童牙弓及腭弓形态改变情况。方法 选择2020年6月至2022年6月郑州市口腔医院收治的82例上牙弓和上颌弓狭窄患者进行研究,其中包含年轻成人40例,儿童42例,比较结束矫治后年轻成人及儿童牙颌模型中... 目的 对比上颌快速扩大后的年轻成人和儿童牙弓及腭弓形态改变情况。方法 选择2020年6月至2022年6月郑州市口腔医院收治的82例上牙弓和上颌弓狭窄患者进行研究,其中包含年轻成人40例,儿童42例,比较结束矫治后年轻成人及儿童牙颌模型中牙弓宽度、腭角、腭弓宽度及磨牙角指标改变情况。结果 上颌快速扩大后,儿童及年轻成人在第一磨牙间的宽度、尖牙间的宽度、磨牙颊侧的牙槽宽度、磨牙角、腭角、腭中宽度、腭宽度差变化方面差异有统计学意义(P<0.05),其中儿童组第一磨牙间的宽度、尖牙间的宽度、磨牙颊侧的牙槽宽度、磨牙角、腭中宽度、腭宽度大于年轻成人组(P<0.05),腭角小于年轻成人组,差异有统计学意义(P<0.05);两组在第二双尖牙间的宽度、第一双尖牙间的宽度、龈处腭宽方面,差异无统计学意义(P>0.05)。儿童组第一磨牙、第二双尖牙、第一双尖牙和尖牙扩宽量相比,差异无统计学意义(P>0.05),各部位之间基本成等量扩宽;年轻成人组的第一磨牙、第二双尖牙、第一双尖牙扩宽量相比,差异无统计学意义(P>0.05),与尖牙扩大量之间差异有统计学意义(P<0.05)。儿童第一磨牙扩宽量、尖牙扩宽量高于年轻成人,差异有统计学意义(P<0.05),但第二双尖牙扩宽量、第一双尖牙扩宽量和年轻成人组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 上颌快速扩大矫治后,儿童、年轻成人的牙弓及腭弓形态改变存在区别,其中儿童的磨牙角、磨牙扩宽量及尖牙扩宽量大于年轻成人,年轻成人的腭弓角变化幅度大于儿童,提示儿童或者年轻成人采取上颌快速扩大矫治均有一定可行性,临床能通过该类矫治方法有效扩展上牙弓和上颌弓狭窄儿童、年轻成人的上牙弓和上颌弓宽度。 展开更多
关键词 年轻成人 儿童 上颌快速扩大 牙弓形态 腭弓形态
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组合岩石真三轴加卸荷条件下的破坏机理 被引量:2
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作者 贾蓬 杨楠 +4 位作者 刘冬桥 王德超 王述红 赵永 徐雪桐 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2867-2875,共9页
为研究岩层交界面处开挖卸荷诱发岩爆的发生机制,利用RFPA3D并行计算程序对组合岩石开展真三轴加卸载的数值模拟试验,研究不同高度比和不同倾角的组合岩石在真三轴加卸载条件下的破坏演化过程、力学特征以及破坏模式。研究结果表明:岩... 为研究岩层交界面处开挖卸荷诱发岩爆的发生机制,利用RFPA3D并行计算程序对组合岩石开展真三轴加卸载的数值模拟试验,研究不同高度比和不同倾角的组合岩石在真三轴加卸载条件下的破坏演化过程、力学特征以及破坏模式。研究结果表明:岩石组合体在真三轴加卸荷下的局部化破坏特征显著,破坏位置与软硬岩石有关。岩石的破坏主要集中在软岩的临空面附近并向硬岩扩展;组合岩石的破坏模式与高度比和组合倾角有关;随软岩高度比增加,由剪张复合型破坏向张剪复合型破坏转变;随倾角增大,岩石剪切滑移破坏显著;组合岩石真三轴加卸载下的峰值强度与软硬岩石高度比和组合倾角有关,受软岩的力学参数影响较大。研究成果可为深入认识岩层交界面处因开挖卸荷诱发的岩石破坏机理提供参考。 展开更多
关键词 组合岩石 高应力 岩爆 加卸荷 真三轴
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单向、双向和三向扰动诱发岩爆碎屑特征实验研究 被引量:5
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作者 刘冬桥 韩子杰 +1 位作者 王春光 胡天祥 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2793-2804,共12页
通过自主研发的冲击岩爆实验系统,开展单向、双向和三向扰动诱发岩爆的实验,研究不同扰动方向条件下冲击岩爆实验碎屑的质量、粒径、Weibull分布和分形特征,探讨扰动方向数量的增加对冲击岩爆的影响。研究结果表明:单向、双向和三向扰... 通过自主研发的冲击岩爆实验系统,开展单向、双向和三向扰动诱发岩爆的实验,研究不同扰动方向条件下冲击岩爆实验碎屑的质量、粒径、Weibull分布和分形特征,探讨扰动方向数量的增加对冲击岩爆的影响。研究结果表明:单向、双向和三向扰动条件的冲击岩爆实验碎屑破碎程度均较高,呈现明显片状特征;随着扰动方向数量的增加,岩爆破坏碎屑的破碎程度降低,形成碎屑所耗散能量减少,说明扰动方向数量增多对冲击岩爆的剧烈程度具有阻碍作用。 展开更多
关键词 冲击岩爆 扰动方向 碎屑 WEIBULL分布 分形维数
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下颌功能运动髁突轨迹的研究进展 被引量:1
10
作者 张春香 王天齐 +4 位作者 刘冬巧 智铖 段小妮 于晓彤 张淋坤 《医学综述》 CAS 2021年第18期3682-3686,共5页
下颌功能运动包括吞咽、咀嚼以及语音动作时的下颌运动。通过对下颌功能运动进行分析并获取相关的临床参数可以评估各种病因导致的功能障碍,同时也可以对比分析口腔疾病治疗前后的口颌系统功能状态。髁突运动轨迹描记仪(CADIAX)作为目... 下颌功能运动包括吞咽、咀嚼以及语音动作时的下颌运动。通过对下颌功能运动进行分析并获取相关的临床参数可以评估各种病因导致的功能障碍,同时也可以对比分析口腔疾病治疗前后的口颌系统功能状态。髁突运动轨迹描记仪(CADIAX)作为目前研究下颌功能运动最可靠的工具,能够精确、可靠地记录髁突运动轨迹,且分析功能强大,近年已被广泛应用于临床诊断和科研工作中。但由各种机械装置组成的CADIAX系统相对复杂,且临床操作流程相对繁琐,因此研究下颌功能运动的技术手段还有待创新。 展开更多
关键词 下颌功能运动 髁突轨迹 颞下颌关节
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延川县新泰煤矿3G N00矿井设计与实践 被引量:1
11
作者 何满潮 刘简宁 +2 位作者 刘冬桥 贺明珠 夏洪满 《延安大学学报(自然科学版)》 2022年第2期1-10,21,共11页
3G N00矿井革新了传统煤矿开采模式、关键技术与核心装备系统。文中以延安市延川县新泰煤矿N00矿井为工程背景。为解决传统开采技术所带来的问题,以N00工法平衡开采理论与“切顶短臂梁”应力补偿特征为基础,笔者提出3G N00矿井开采模式... 3G N00矿井革新了传统煤矿开采模式、关键技术与核心装备系统。文中以延安市延川县新泰煤矿N00矿井为工程背景。为解决传统开采技术所带来的问题,以N00工法平衡开采理论与“切顶短臂梁”应力补偿特征为基础,笔者提出3G N00矿井开采模式,研发工作面双侧采留一体化关键技术与装备体系。3G N00矿井可简化井巷工程,取消巷道掘进与保护煤柱,经济效益显著。该研究对无煤柱自成巷N00工法应用与推广具有重要意义。 展开更多
关键词 3G N00矿井 新泰煤矿 应力平衡 应力补偿 开采模式 关键工艺 装备系统
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岩石迭代损伤与膨胀演化规律研究
12
作者 乔建永 刘冬桥 郭允朋 《中国矿业》 2022年第9期12-23,共12页
本文基于应变等效性假说的变形模量衰减损伤理论,通过分析岩石压缩变形过程中迭代的演化特征,得出了岩石损伤演化规律,并从迭代角度建立了模拟该损伤演化规律的方法,在此基础上推导了一种新的岩石损伤本构模型,进而分析了损伤演化过程... 本文基于应变等效性假说的变形模量衰减损伤理论,通过分析岩石压缩变形过程中迭代的演化特征,得出了岩石损伤演化规律,并从迭代角度建立了模拟该损伤演化规律的方法,在此基础上推导了一种新的岩石损伤本构模型,进而分析了损伤演化过程的混沌特征;基于扫描电镜观察到的软岩微观结构,建立统计力学模型,分析了软岩膨胀的物理化学效应。研究结果表明:基于微缺陷迭代生长角度提出的损伤演化模型能够实现对岩石压缩变形全过程损伤演化规律统一、完整的描述,理论曲线与试验数据具有很好的一致性;软岩膨胀的物理化学效应既可能引起有限次物理相变,也可能引起无穷次物理相变,甚至使软岩进入异常复杂的玻璃态转变状态,这同软岩膨胀机理的复杂性高度契合。 展开更多
关键词 岩石力学 损伤 膨胀 迭代 相变
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钻孔卸压防治岩爆实验及破坏特征研究 被引量:4
13
作者 刘冬桥 刘赫赫 +4 位作者 王炀 孙杰 何满潮 彭栋 兰义丰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期100-114,共15页
应变岩爆是在巷道开挖过程中,由于开挖引起围岩应力重分布从而诱发岩爆的现象,对采矿和隧道施工中的人员及设备安全构成重大威胁。利用自主研发的应变岩爆实验系统,开展完整及含不同钻孔数量砂岩试样的应变岩爆实验,运用高速摄影采集岩... 应变岩爆是在巷道开挖过程中,由于开挖引起围岩应力重分布从而诱发岩爆的现象,对采矿和隧道施工中的人员及设备安全构成重大威胁。利用自主研发的应变岩爆实验系统,开展完整及含不同钻孔数量砂岩试样的应变岩爆实验,运用高速摄影采集岩爆全过程图像,采用声发射、数字散斑等监测手段采集相关数据,以此研究不同钻孔数量条件下砂岩应变岩爆的破坏特征,探讨了在本实验条件下钻孔数量对应变岩爆的影响。结果表明:随着钻孔数量的增加,岩爆剧烈程度降低;声发射累计计数和累计能量值均减少,声发射活动程度降低,表明岩体内微破裂减少;岩爆弹射碎屑的速度及动能下降,岩爆风险等级由强烈岩爆降低,弹射碎屑破碎程度降低;岩爆时刻岩样竖直向和水平最大位移增加,变形能力提高。通过实验证明钻孔卸压措施对岩爆灾害具有良好的防治效果。 展开更多
关键词 岩石力学 应变岩爆 钻孔卸压 声发射
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砂岩四面卸载矿柱岩爆实验研究
14
作者 刘冬桥 凌凯 +5 位作者 李娜 胡义 刘书勇 孙庆峰 宋伟 薛永庆 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2694-2710,共17页
为了探索工程现场矿柱岩爆灾害的特征及发生机制,采用立方体红砂岩开展真三轴四面卸载条件下矿柱岩爆实验和单轴压缩实验,获得岩石试样的破坏全过程、声发射特征、速度场特征、碎屑特征以及能量演化特征。结果表明:单轴压缩破坏和矿柱... 为了探索工程现场矿柱岩爆灾害的特征及发生机制,采用立方体红砂岩开展真三轴四面卸载条件下矿柱岩爆实验和单轴压缩实验,获得岩石试样的破坏全过程、声发射特征、速度场特征、碎屑特征以及能量演化特征。结果表明:单轴压缩破坏和矿柱岩爆过程相似,但两者的破裂模式不同;卸载过程会使得损伤加剧,而且围压越高,由卸载引起的损伤越大;单轴压缩破坏的碎屑呈现块状和板状,而矿柱岩爆的碎屑为长条状;速度场呈现出先增加再降低的特征,在岩爆发生时刻达到峰值,且最大速度随着围压的增大而增大;矿柱岩爆声发射频谱分布范围不同,低围压时声发射频谱集中在300~350 kHz,高围压时声发射频谱集中在150~200 kHz;单轴压缩破坏声发射波形能量分布呈现复杂的多频率带特征,而矿柱岩爆的声发射波形能量分布呈现单一频率带特征,且不同频率带与裂纹类型存在较好的对应关系。 展开更多
关键词 岩石力学 四面卸载 围压 矿柱岩爆 速度场 声发射 能量
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水对冲击岩爆的影响规律及弱化机制实验研究
15
作者 刘冬桥 孙杰 +3 位作者 曹冰昊 何满潮 张梓谦 彭栋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2441-2455,共15页
为了探究水对砂岩冲击岩爆的弱化机制,开展5组不同含水程度的砂岩冲击岩爆实验。采用声发射以及高速摄影系统对实验全过程进行监测。实验结果表明,不同含水程度下砂岩冲击岩爆均经历了颗粒弹射、碎屑剥落以及全面岩爆这3个过程。随着含... 为了探究水对砂岩冲击岩爆的弱化机制,开展5组不同含水程度的砂岩冲击岩爆实验。采用声发射以及高速摄影系统对实验全过程进行监测。实验结果表明,不同含水程度下砂岩冲击岩爆均经历了颗粒弹射、碎屑剥落以及全面岩爆这3个过程。随着含水程度的增加,冲击岩爆的剧烈程度逐渐减弱,这体现在声发射累积能量下降,岩爆碎屑的质量减少,碎屑的分形维数降低。此外,从能量角度以及裂纹演化的角度,初步揭示了水弱化冲击岩爆剧烈程度的机制,包括:(1)水增强了砂岩的塑性变形能力,相对弱化了砂岩的储能能力,降低了砂岩的岩爆倾向性,进而起到弱化砂岩冲击岩爆剧烈程度的作用;(2)水降低了砂岩颗粒之间的黏结力,加速了剪切裂纹的扩展,不利于岩爆前砂岩的板裂化行为形成,破坏了岩爆的孕育条件。 展开更多
关键词 岩石力学 冲击岩爆 声发射 裂纹演化
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基于声发射的脆性岩石单轴压缩损伤演化与本构模型
16
作者 刘冬桥 郭允朋 +3 位作者 李杰宇 凌凯 杨园园 张树东 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期687-700,共14页
为了研究脆性岩石损伤演化特征并建立能够准确描述脆性岩石应力-应变全过程的损伤本构模型,对玄武岩、花岗岩和砂岩3种脆性岩石开展了单轴压缩声发射试验,基于声发射能量表征岩石损伤变量,并借助Logistic函数模拟了该损伤变量演化全过程... 为了研究脆性岩石损伤演化特征并建立能够准确描述脆性岩石应力-应变全过程的损伤本构模型,对玄武岩、花岗岩和砂岩3种脆性岩石开展了单轴压缩声发射试验,基于声发射能量表征岩石损伤变量,并借助Logistic函数模拟了该损伤变量演化全过程,进一步结合损伤力学理论与有效介质理论,建立了能够模拟单轴压缩下脆性岩石变形全过程的分段本构模型.研究表明,1)基于声发射能量表征的损伤演化曲线可分为3个过程:初始几乎无损伤、损伤缓慢开始、损伤急剧陡增.2)Logistic函数可以很好地模拟基于声发射能量表征的脆性岩石损伤演化过程.3)进一步建立的损伤本构模型可以较好地描述脆性岩石单轴压缩应力-应变全过程,理论模型曲线与试验数据吻合度高.4)本构模型中参数a和r分别反映了岩石的初始损伤程度与损伤演化速率,a越大,初始损伤程度越低,峰值强度越高;r越大,损伤变量发展速度越快,最大损伤演化速率D′m越大. 展开更多
关键词 岩石力学 声发射能量 Logistic函数 损伤演化 本构模型
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动载频率对砂岩冲击岩爆影响的实验研究 被引量:8
17
作者 刘冬桥 胡天祥 +3 位作者 王炀 凌凯 韩子杰 何满潮 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1310-1324,共15页
冲击岩爆是指岩体开挖卸荷后,巷道结构已经形成且处于较为稳定的状态,在受到周围的工程扰动冲击后,在动静组合荷载作用下导致岩石剧烈弹射破坏的现象。利用冲击岩爆实验系统,开展不同动载频率条件下的冲击岩爆实验研究。通过图像采集系... 冲击岩爆是指岩体开挖卸荷后,巷道结构已经形成且处于较为稳定的状态,在受到周围的工程扰动冲击后,在动静组合荷载作用下导致岩石剧烈弹射破坏的现象。利用冲击岩爆实验系统,开展不同动载频率条件下的冲击岩爆实验研究。通过图像采集系统拍摄试样洞室内部的岩爆全过程图像,获取冲击岩爆不同阶段的破坏特征现象,岩爆孕育破坏过程可划分为平静阶段、颗粒弹射阶段、局部鼓起阶段、碎屑剥落阶段、贯通破坏阶段和岩爆阶段。岩爆的爆坑截面呈V型,随动载频率增大,V型爆坑的破坏更加集中,爆坑呈现“闭合”趋势,即爆坑呈现“窄而深”的特征。动载频率对冲击岩爆破坏的剧烈程度有明显影响:随着动载频率增大,岩爆破坏阶段声发射的活动性增强,释放能量更多,岩爆碎屑破碎程度更高,能量耗散增多,岩爆剧烈程度增强。 展开更多
关键词 岩石力学 冲击岩爆 动载频率 爆坑 碎屑 声发射
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真三轴应力作用下立方体节理煤岩力学响应试验研究 被引量:4
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作者 刘冬桥 张树东 +2 位作者 何鹏飞 何满潮 KULATILAKE PHSW 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期115-122,共8页
为了研究在真三轴应力作用下,中间主应力及层理面对煤岩破坏的影响,在中间主应力平行和垂直于层理面的两种条件下对煤岩开展不同围压组合的真三轴压缩试验.根据节理煤岩在上述条件下的室内试验结果,研究了节理煤岩在复杂应力条件下受层... 为了研究在真三轴应力作用下,中间主应力及层理面对煤岩破坏的影响,在中间主应力平行和垂直于层理面的两种条件下对煤岩开展不同围压组合的真三轴压缩试验.根据节理煤岩在上述条件下的室内试验结果,研究了节理煤岩在复杂应力条件下受层理面影响的强度和变形行为,利用三维极限摩尔圆讨论了节理煤岩的复杂破坏模式.结果表明:保持最小主应力不变,煤岩的极限强度随中间主应力的增加而逐渐增大;中间主应力与层理面方向对煤岩的变形和破坏影响较大,当中间主应力垂直于层理面时,煤岩较难破坏,对应极限强度较高,且沿最小主应力方向变形较难;Mogi强度准则更符合节理煤岩在真三轴应力作用下的强度特征,特别是中间主应力平行于层理面的情况. 展开更多
关键词 节理煤岩 真三轴试验 中间主应力 极限强度 层理
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层状大理岩破裂过程力学特性与能量演化各向异性研究 被引量:20
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作者 侯志强 王宇 +1 位作者 刘冬桥 李长洪 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期794-804,共11页
为了揭示互层状大理岩压缩过程中能量演化和破裂形态的各向异性,采用GCTS 2000岩石力学试验机,应用全应力应变分析、能量分析和CT扫描相结合的方法,对不同互层角度的大理岩试样开展了相关试验研究。结果表明:岩石的物理力学性状具有明... 为了揭示互层状大理岩压缩过程中能量演化和破裂形态的各向异性,采用GCTS 2000岩石力学试验机,应用全应力应变分析、能量分析和CT扫描相结合的方法,对不同互层角度的大理岩试样开展了相关试验研究。结果表明:岩石的物理力学性状具有明显的各向异性,抗压强度随互层倾角变化呈U型分布,弹性模量随倾角增大逐渐减小;能量演化揭示出明显的储能与释能各向异性特征,30°倾角试样破坏所需能量最小,90°倾角试样破坏所需能量最大;提出了基于能量原理的特征起裂和扩展应力的确定方法,并证明了该方法的可靠性;岩样的宏观破裂形态表现为互层间的劈裂张拉破坏、弱面的剪切滑移破坏和贯穿基质与软夹层的张剪破坏,相应的细观CT图像表现为多条平直裂缝、单一贯穿裂缝和多条弯折裂缝。试验结果充分揭示了层状岩石破裂特征与储能释能特性的相关性,岩石的能量演化机制与其宏细观破裂形态受控于岩石的内部互层状结构,研究结果可为岩爆灾害的防控和深部资源安全开采提供必要的理论依据。 展开更多
关键词 互层状大理岩 特征应力 能量演化 破裂形态 各向异性
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深部椭圆形洞室围岩冲击岩爆实验研究 被引量:12
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作者 王炀 何满潮 +2 位作者 刘冬桥 凌凯 任富强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2214-2228,共15页
利用自主研发的冲击岩爆设备,室内再现真三轴条件下含椭圆形洞室的冲击岩爆现象,实验结合应力采集、录像及声发射等实时测试系统分析椭圆形洞室冲击岩爆的演化过程、破坏应力特征值、碎屑特征、爆坑特征、速度场特征以及声发射特征。结... 利用自主研发的冲击岩爆设备,室内再现真三轴条件下含椭圆形洞室的冲击岩爆现象,实验结合应力采集、录像及声发射等实时测试系统分析椭圆形洞室冲击岩爆的演化过程、破坏应力特征值、碎屑特征、爆坑特征、速度场特征以及声发射特征。结果表明:椭圆形洞室冲击岩爆过程可以分为4个阶段:平静期,小颗粒弹射,块体剥落以及岩爆;扰动荷载的作用使围岩切向应力值迅速增加超越单轴抗压强度,促使围岩体产生剧烈岩爆现象;岩爆实验碎屑主要以大于5 mm的碎屑为主,碎屑形态主要为薄板状分布,与现场岩爆碎屑分布特征类似;爆坑对称的分布于洞室的左右两侧壁,位置与扰动方向垂直,爆坑形态表现出V字型;速度场在块体剥落和岩爆阶段呈现出先增加再降低的特征,在岩爆发生时刻达到峰值;声发射计数率与加载方向个数密切相关,计数率和累计计数在岩爆时刻迅速增加。随着加载方向个数的减少,声发射主频带逐渐变窄,主频带主要分布在100~200 kHz范围,岩爆时刻出现了40~70 kHz低频带的信号,同时也存在高频和超高频信号,证实岩爆破坏的复杂性。 展开更多
关键词 岩石力学 冲击岩爆 椭圆形洞室 岩爆爆坑 岩爆碎屑 速度场 声发射
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