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不同循环上限荷载下泥质石英粉砂岩力学特性试验研究 被引量:12
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作者 苗胜军 王辉 +1 位作者 黄正均 梁明纯 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期75-85,共11页
通过开展循环加卸载转单调加载试验和疲劳破坏试验,揭示循环荷载下泥质石英粉砂岩的变形和力学响应特征。试验与研究结果表明,当循环上限荷载位于疲劳强度前后,试件的轴向和横向累计残余应变由单调递增凸曲线向凹曲线延伸,滞回环间距由... 通过开展循环加卸载转单调加载试验和疲劳破坏试验,揭示循环荷载下泥质石英粉砂岩的变形和力学响应特征。试验与研究结果表明,当循环上限荷载位于疲劳强度前后,试件的轴向和横向累计残余应变由单调递增凸曲线向凹曲线延伸,滞回环间距由“疏-密”向“疏-密-疏”发展,残余应变率和滞回环相对面积由L形向U形转化;弹性模量由初始快速上升、下降、缓慢稳定发展3个阶段向单调递减凹曲线转凸曲线衰减;而横向-轴向应变比则由单调递减凹曲线,转变为单调递增凸曲线,然后向凹曲线延伸;随上限荷载的增加,循环加卸载3000次后泥质石英粉砂岩抗压强度先增大后减小,最大增幅较单轴抗压强度高13.62%,而当上限荷载小于单轴压缩弹性上限时,循环荷载作用后的岩石抗压强度略小于单轴抗压强度;当试件发生疲劳破坏时,疲劳寿命与上限荷载呈幂函数分布,疲劳强度约为单轴抗压强度的80%~89%。试件弹性模量整体随着循环上限荷载先增大后减小,而横向-轴向应变比则随上限荷载的增加而增大;提出了循环荷载的“薄弱结构断裂效应”和“压密嵌固效应”,探讨了循环加卸载过程中多孔弱胶结岩石的强度变化特征和力学参数演化机制。 展开更多
关键词 泥质石英粉砂岩 循环荷载 疲劳破坏 强度特征 力学参数
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近疲劳强度循环荷载对泥质石英粉砂岩力学特性影响研究 被引量:7
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作者 苗胜军 王辉 +1 位作者 杨鹏锦 王亚欣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2109-2119,共11页
通过开展上限为80%单轴抗压强度的循环加卸载转单调加载试验,研究近疲劳强度循环荷载作用下泥质石英粉砂岩的峰值强度、扩容点应力、弹性模量、泊松比及滞回环、应变、加载和卸载柔量等随循环次数的演化规律与力学特性。结果表明:(1)岩... 通过开展上限为80%单轴抗压强度的循环加卸载转单调加载试验,研究近疲劳强度循环荷载作用下泥质石英粉砂岩的峰值强度、扩容点应力、弹性模量、泊松比及滞回环、应变、加载和卸载柔量等随循环次数的演化规律与力学特性。结果表明:(1)岩石峰值强度随循环次数呈先小幅下降后持续提升最终趋于稳定的演化趋势,最小和最大峰值强度分别低于和高于单轴抗压强度7.35%和16.57%。(2)每次循环扩容点应力与扩容点体应变呈线性负相关关系;不同试件循环末次扩容点应力与峰值强度比值随循环次数服从对数函数分布,由此提出近疲劳强度循环荷载转单调加载岩石峰值强度预测公式。(3)多次循环后岩石单调加载应变比和峰值处应变比分别稳定于0.58和1.02附近,说明近疲劳强度循环加卸载使泥质石英粉砂岩抵抗变形能力显著提升,并可将单轴压缩试验峰值处应变作为循环荷载下岩石变形破坏的参考量值。(4)每次循环轴向应变和体应变加载柔量分别呈先增大后线性衰减和弯钩形演化规律,而卸载时分别呈加速增大和V形演化趋势;且下限荷载处体应变加载和卸载柔量均与其对应的残余应变呈线性正相关关系,可用于反映循环荷载下岩石的损伤累积进程。(5)基于泥质石英粉砂岩力学参数和变形演化规律及微细观结构特征,揭示了近疲劳强度循环荷载下岩石峰值强度和扩容点应力演化机制。 展开更多
关键词 泥质石英粉砂岩 近疲劳强度 循环荷载 力学参数 变形特征 柔量
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循环荷载作用下粉砂岩疲劳流变损伤模型研究 被引量:4
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作者 苗胜军 杨鹏锦 +2 位作者 王辉 梁明纯 王亚欣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期70-80,共11页
针对现有流变模型难以有效描述循环荷载作用下岩石变形及疲劳损伤演化特征等问题,开展了粉砂岩循环加卸载试验,分析了不同上限荷载下岩石的流变规律与疲劳特性。基于Kachanov蠕变损伤理论建立损伤变量,引入一个带应变触发和应力阈值的... 针对现有流变模型难以有效描述循环荷载作用下岩石变形及疲劳损伤演化特征等问题,开展了粉砂岩循环加卸载试验,分析了不同上限荷载下岩石的流变规律与疲劳特性。基于Kachanov蠕变损伤理论建立损伤变量,引入一个带应变触发和应力阈值的黏塑性元件,与Burgers模型串联构建循环荷载作用下岩石疲劳流变损伤模型;将正弦波应力函数替换流变微分本构方程中的恒定应力,推导岩石在循环荷载下的一维、三维微分型损伤本构方程,再根据叠加原理得到模型的黏弹塑性流变损伤方程。适用性验证表明,新建模型不仅可以精确地反映循环加卸载过程中粉砂岩的衰减、稳态流变阶段,还可以有效地描述上限荷载高于疲劳强度时的加速流变阶段。通过粉砂岩疲劳损伤流变全过程定量化分析,提出加速流变阶段的临界损伤阈值和破坏失稳判据,并给出加速流变阶段的启始时间、持续时间及疲劳寿命预测方法,模型对岩体工程长期稳定性评价具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 岩石力学 循环荷载 疲劳损伤 流变模型 参数分析
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冶金渣胶结材料对超细全尾砂固化特性的影响 被引量:11
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作者 肖柏林 苗胜军 +1 位作者 高谦 吴凡 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1152-1163,共12页
通过X射线衍射、热重、扫描电镜等手段联合强度实验,从宏微观角度对比分析了3种典型胶结料的水化特性,考察胶结料种类、温度、料浆配比、超细颗粒含量对全尾砂固化特性的影响。结果表明:冶金渣胶结材料通过碱激发、盐激法、耦合激发可... 通过X射线衍射、热重、扫描电镜等手段联合强度实验,从宏微观角度对比分析了3种典型胶结料的水化特性,考察胶结料种类、温度、料浆配比、超细颗粒含量对全尾砂固化特性的影响。结果表明:冶金渣胶结材料通过碱激发、盐激法、耦合激发可完全消耗自身产生的氢氧化钙,生成额外凝胶类水化产物,有利于尾砂胶结;冶金渣胶结材料仅需水泥一半的灰砂比即可获得同等固化性能;超细颗粒对充填体早期强度的影响更显著;在40℃高温养护下,充填体的早期强度与20℃养护的后期强度有线性关系,可据此实现材料质量的快速检测。冶金渣充填胶结材料在实际应用中需考虑成本、地域性特征,完善等级标号相关标准与评价体系,关注热应力对充填体长期稳定性的影响。 展开更多
关键词 冶金渣 超细全尾砂 胶结充填 胶凝材料 固化特性
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盾构隧道接收端冻结温度场的演化规律 被引量:7
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作者 孙佳琪 苗胜军 隋智力 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第8期3300-3308,共9页
为了研究哈尔滨地铁大有坊街站—太平桥站区间左线盾构接收端水平冻结温度场的演化规律,通过开展接收端土层热物理试验,建立ABAQUS三维数值模型,研究了杯型冻结壁有效厚度、平均温度及温度场发展与分布规律,并结合现场监测验证了接收端... 为了研究哈尔滨地铁大有坊街站—太平桥站区间左线盾构接收端水平冻结温度场的演化规律,通过开展接收端土层热物理试验,建立ABAQUS三维数值模型,研究了杯型冻结壁有效厚度、平均温度及温度场发展与分布规律,并结合现场监测验证了接收端冻结工程方案的可靠性。结果表明:冻结过程中,杯型冻结壁的外圈管、内圈管和中圈管依次完成交圈;积极冻结25 d,杯型冻结壁有效厚度和平均温度均已满足方案要求,继续积极冻结至30 d,杯底厚度发展至3.74 m,平均温度可达-18.99℃;杯身厚度发展至1.81 m,平均温度可达-14.12℃。可见,该加固方案安全可行,研究结果可为相同地层环境下盾构接收端冻结工程提供参考。 展开更多
关键词 盾构接收 端头加固 水平杯型冻结 温度场 数值模拟
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Mechanism,prevention,and control of mining-induced dynamic disasters in underground metal mines in China:Challenges and solutions 被引量:4
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作者 LI Peng CAI Mei-feng +3 位作者 miao sheng-jun REN Fen-hua GORJIAN Mostafa PENG Chao 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期2549-2606,共58页
Metal mineral resources play an indispensable role in the development of the national economy.Dynamic disasters in underground metal mines seriously threaten mining safety,which are major scientific and technological ... Metal mineral resources play an indispensable role in the development of the national economy.Dynamic disasters in underground metal mines seriously threaten mining safety,which are major scientific and technological problems to be solved urgently.In this article,the occurrence status and grand challenges of some typical dynamic disasters involving roof falling,spalling,collapse,large deformation,rockburst,surface subsidence,and water inrush in metal mines in China are systematically presented,the characteristics of mining-induced dynamic disasters are analyzed,the examples of dynamic disasters occurring in some metal mines in China are summarized,the occurrence mechanism,monitoring and early warning methods,and prevention and control techniques of these disasters are highlighted,and some new opinions,suggestions,and solutions are proposed simultaneously.Moreover,some shortcomings in current disaster research are pointed out,and the direction of efforts to improve the prevention and control level of dynamic disasters in China’s metal mines in the future is prospected.The integration of forward-looking key innovative theories and technologies in the abovementioned aspects will greatly enhance the cognitive level of disaster prevention and mitigation in China’s metal mining industry and achieve a significant shift from passive disaster relief to active disaster prevention. 展开更多
关键词 underground metal mines dynamic disasters MECHANISM monitoring and early warning prevention and control
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循环荷载下花岗岩应力门槛值的细观能量演化及岩爆倾向性 被引量:13
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作者 张英 苗胜军 +1 位作者 郭奇峰 王培涛 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期864-873,共10页
为研究三轴循环加卸载条件下三山岛花岗岩细观能量演化规律,采用颗粒流理论确定了花岗岩的应力门槛值(起裂应力σci、损伤应力σcd和峰值强度σf),研究了应力门槛值对应的边界能、应变能(线性接触应变能和平行黏结应变能)、耗散能(摩擦... 为研究三轴循环加卸载条件下三山岛花岗岩细观能量演化规律,采用颗粒流理论确定了花岗岩的应力门槛值(起裂应力σci、损伤应力σcd和峰值强度σf),研究了应力门槛值对应的边界能、应变能(线性接触应变能和平行黏结应变能)、耗散能(摩擦能和阻尼能)、动能随围压变化的规律,并从能量角度建立了岩爆倾向性评价指标Wx.结果表明:三山岛花岗岩不同围压下相应的σci/σf位于37. 0%~44. 8%区间,σcd/σf位于81. 2%~89. 0%区间,随着围压的增大,起裂边界能、应变能和耗散能呈线性关系增加,损伤(峰值)边界能、应变能和耗散能呈指数关系增加;其中耗散能受围压影响最为敏感,增幅倍数最大,其次是边界能,最后为应变能.围压对起裂应变能比例影响不大,损伤和峰值应变能比例随围压增大缓慢减小,峰值应变能比例下降幅度最大.基于岩爆倾向性评价指标Wx可知,当围压在20 MPa内,三山岛花岗岩岩爆倾向性相对较小;当围压达到30 MPa时岩爆倾向性开始迅速增加.研究成果为岩爆倾向性的评价提供了新的参考指标,进一步为井下岩体工程的稳定性研究提供了新思路. 展开更多
关键词 三轴循环加卸载 应力门槛值 细观能量 岩爆倾向性 颗粒流模拟
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