检索结果-内蒙古大学图书馆

中国铁道科学 2025年第1期46卷 1-14页

作者：刘先峰王通李建国袁胜洋侯召旭张俊西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023 四川铁道职业学院铁道工电学院四川成都611732

针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应... 详细信息

针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。

关键词：岩石工程冻融循环力学特性能量演化损伤本构模型

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酸性环境干湿循环作用下石灰岩的物理力学特性及损伤本构模型研究

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科学技术与工程 2025年第8期25卷 3372-3381页

作者：周文强张翔范翔云南大学建筑与规划学院昆明650504

为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验... 详细信息

为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验和抗拉试验。结果表明:在同一pH的浸泡溶液条件下,随着干湿循环次数的增加,岩样的质量损失率和饱水率增加;抗拉强度、单轴抗压强度和弹性模量逐渐降低;在相同干湿循环次数条件下,浸泡溶液的pH越低,岩样的物理力学性能损失越严重。基于试验结果,采用损伤理论、Weibull分布、Lemaitre应变等效假说以及M-C(Mohr-Coulomb)强度准则,用二次函数表征石灰岩应力-应变曲线压密阶段的非线性特征,建立并验证了石灰岩的损伤本构模型。

关键词：石灰岩酸性环境干湿循环物理力学特性损伤本构模型

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考虑压密非线性和残余阶段的岩石损伤本构模型

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河北地质大学学报 2025年第2期48卷 77-85页

作者：李雅婧连瑾冯文林焦作工贸职业学院建筑工程学院河南焦作454000 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

针对模型无法描述岩石单轴压缩时压密阶段和残余应力阶段的问题,对其进行改进。根据岩石压密阶段至弹性阶段切线模量的变化,建立了可以反映岩石压密阶段非线性变化特征的本构模型。由岩石在压缩过程中能量的变化,引入能量系数λ代替之... 详细信息

针对模型无法描述岩石单轴压缩时压密阶段和残余应力阶段的问题,对其进行改进。根据岩石压密阶段至弹性阶段切线模量的变化,建立了可以反映岩石压密阶段非线性变化特征的本构模型。由岩石在压缩过程中能量的变化,引入能量系数λ代替之前岩石损伤比例系数来描述岩石达到残余应力时的变形特性,并赋予能量系数λ具体的物理含义与计算方法,修正原来模型中损伤变量演化存在的不足。采用所建立的模型对几种岩石应力应变曲线进行拟合,得到较好效果,改进之后的模型可以适用于不同岩石。

关键词：压密非线性损伤本构模型损伤演化能耗系数残余应力

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冲击荷载下煤的塑性硬化-软化过程动态损伤本构模型

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煤炭学报 2021年第S02期46卷 759-769页

作者：张军胜郭帅房张新生王利曹运兴刘高峰河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中原经济区煤层气(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000 河南省非常规能源与开发国际联合实验室河南焦作454000 河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心河南焦作454000 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

CO_(2)气相压裂已经成为我国高瓦斯突出煤矿一种有效的瓦斯综合治理技术,是低频、低速、长波非炸药爆破技术,破坏煤体的机理和过程与炸药爆破高应变率冲击作用不同,可能更接近于中应变率冲击条件下的破坏机制。为研究CO_(2)气相压裂冲... 详细信息

CO_(2)气相压裂已经成为我国高瓦斯突出煤矿一种有效的瓦斯综合治理技术,是低频、低速、长波非炸药爆破技术,破坏煤体的机理和过程与炸药爆破高应变率冲击作用不同,可能更接近于中应变率冲击条件下的破坏机制。为研究CO_(2)气相压裂冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对阳泉矿区新元矿的煤样进行10~100 s^(-1)中应变率条件下的动态冲击试验,分析煤在冲击荷载下脆性破坏向延性破坏转化的特性和应力-应变曲线峰值前硬化、峰值后软化机制。引入受应变率控制的动态弹性模量E_(D),建立煤的塑性硬化-软化过程动态损伤本构模型,并给出模型参数的物理意义及拟合方法,验证模型的正确性。结果表明:(1)冲击荷载下煤的动态应力-应变曲线近似为理想弹塑性变形过程,表现为应力峰值前的应变硬化与峰值后的应变软化特性。其内部裂隙损伤演化破坏过程呈现Ⅰ-无损伤、Ⅱ-微裂隙演化、Ⅲ-宏观裂纹成核、Ⅳ-宏观裂纹扩展及崩塌破坏4个阶段。(2)构建的方程描述了煤塑性硬化-软化全过程,发展了应力-应变曲线BC段应变软化过程的精确描述方法。(3)新模型仅含有5个动力参数,具有力学意义明确、参数少和拟合计算方便的优点。其中动态弹性模量E_(D)、极限应变ε_(s)、峰后应变ε^(B)_(I)随应变率ε的增大而增大,脆性指数n随应变率ε的增大而整体减小;同时ε_(s),ε^(B)_(I)控制损伤累积和宏观裂纹成核过程。(4)与前人研究成果对比分析表明,新模型精度高、普适性更强,同时适用于表征中、高应变率冲击条件下煤的塑性软化损伤破坏特征。

关键词：煤冲击破坏损伤本构模型塑性硬化-软化特性霍普金森压杆(SHPB)

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考虑节理倾角的岩体损伤本构模型及强度准则

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岩石力学与工程学报 2018年第10期37卷 2253-2263页

作者：汪杰宋卫东付建新北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

针对不同倾角单一贯通节理岩体,提出了初始节理损伤、荷载损伤和总损伤的概念;利用损伤力学理论,综合考虑岩体结构效应与荷载耦合作用,建立节理岩体损伤演化模型及损伤本构模型;基于多元函数全微分法则,构建了考虑节理倾角影响的节理岩... 详细信息

针对不同倾角单一贯通节理岩体,提出了初始节理损伤、荷载损伤和总损伤的概念;利用损伤力学理论,综合考虑岩体结构效应与荷载耦合作用,建立节理岩体损伤演化模型及损伤本构模型;基于多元函数全微分法则,构建了考虑节理倾角影响的节理岩体强度准则。然后对模型进行验证分析,结果表明:所建立的模型理论曲线与实测曲线高度吻合,验证了模型的正确性;初始节理损伤随节理倾角先增大后减小,总体呈现倒"U"型分布规律;初始节理损伤最大值与最小值之比达到2.13,表明节理倾角对节理岩体初始损伤影响较大;总损伤演化曲线随节理倾角增大先缓慢上升,然后快速上升,最后又缓慢上升趋于1,总体呈"S"型分布规律;总损伤率随应变增加先增大后减小,总体呈现正态分布规律;总损伤率随节理倾角先减小后增大,总体呈"U"型分布规律;随围压增大,总损伤和总损伤率均有一定的减小,表明围压对损伤演化具有一定的抑制作用。

关键词：岩石力学节理岩体初始节理损伤荷载损伤损伤本构模型强度准则

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粗骨料UHPC单轴拉伸性能及损伤本构模型

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建筑材料学报 2024年第9期27卷 806-815页

作者：梁林王秋维史庆轩西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维... 详细信息

通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维的增韧作用,CA-UHPC拉伸性能随粗骨料用量增大而降低,建议其用量不超过450 kg/m^(3);增大钢纤维掺量能改善CA-UHPC拉伸性能,且平直钢纤维的增韧作用更稳定;1.0%平直和1.0%端勾钢纤维混杂时,其与粗骨料匹配良好,钢纤维有效利用率达到25.4%,能够充分发挥混杂纤维的协同增韧作用.最后建立了考虑粗骨料和钢纤维影响的CA-UHPC受拉损伤本构模型.

关键词：超高性能混凝土粗骨料拉伸性能损伤本构模型钢纤维

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基于应变能密度的非均质岩石损伤本构模型研究

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岩石力学与工程学报 2019年第7期38卷 1332-1343页

作者：文志杰田雷蒋宇静左宇军孟凡宝董优林观杨涛吕大炜山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 长崎大学工学部地盘环境研究室日本长崎8528521 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 香港理工大学土木及环境工程学系香港华北科技学院安全工程学院河北燕郊065201 山东科技大学沉积成矿作用与沉积矿产山东省重点实验室山东青岛266590

基于岩石细观单元弹性模量近似服从Weibull分布的假设,结合应变能密度理论,建立岩石损伤本构模型,借助声发射事件能量信号和岩石纵波波速提出岩石均质度系数m和弹性模量折减系数K0确定方法,并对参数进行修正。利用建立的损伤本构模型进... 详细信息

基于岩石细观单元弹性模量近似服从Weibull分布的假设,结合应变能密度理论,建立岩石损伤本构模型,借助声发射事件能量信号和岩石纵波波速提出岩石均质度系数m和弹性模量折减系数K0确定方法,并对参数进行修正。利用建立的损伤本构模型进行单轴加载模拟,将模拟结果曲线与已有模型理论曲线以及单轴加载实验曲线进行对比,该模型能很好地描述试件应力、应变关系与声发射情况。在此基础上,利用该模型进行石膏试件反复加载模拟,分析其应力–应变及声发射特征,并与室内实验结果进行对比分析。研究结果表明:试件均质度越高,脆性破坏特征越明显;借助声发射信号和岩石纵波波速确定的均质度m以及弹性模量折减系数K0的计算结果与试验结果吻合。基于应变能密度的岩石损伤本构模型的构建为综合考虑岩石的均质度及反复加载过程对岩石试件影响提供了新的理论依据。

关键词：岩石力学应变能密度损伤本构模型均质度折减系数 Weibull分布

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基于覆岩损伤本构模型的高强度开采参数确定及减损效果评价

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采矿与安全工程学报 2021年第3期38卷 439-448页

作者：何祥张村赵毅鑫李全生韩鹏华陈见行国家能源集团有限责任公司煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京100011 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001

西部矿区属于生态本底脆弱的干旱半干旱地区,煤炭资源的高强度开采加剧了矿区生态环境破坏。通过选择合理的开采参数(采高、面长、推进速度)既能保证工作面回采效率,又能减弱煤层开采引起的覆岩变形破坏。为此,本文基于损伤力学构建采... 详细信息

西部矿区属于生态本底脆弱的干旱半干旱地区,煤炭资源的高强度开采加剧了矿区生态环境破坏。通过选择合理的开采参数(采高、面长、推进速度)既能保证工作面回采效率,又能减弱煤层开采引起的覆岩变形破坏。为此,本文基于损伤力学构建采动岩体损伤的本构模型,定义了覆岩损伤度指标定量表征开采扰动覆岩三维空间损伤程度。以西部矿区上湾煤矿地质条件为背景,将损伤本构方程嵌入至FLAC3D数值模型,对比分析覆岩损伤度和导水裂隙带的面长和推进速度效应,建立覆岩损伤度与开采参数的定量关系并给出了12401工作面的合理开采参数:采高8.8 m,工作面长度为300 m,推进速度为13.47~20.58 m/d。同时,分析得出了推进速度对顶板损伤特征的影响机制:推进速度增加促使顶板抗拉强度升高,降低覆岩损伤程度。最后,利用不同推进速度情况下的相似模拟以及现场周期来压步距和地表裂隙发育特征实测结果验证了基于覆岩损伤度设计高强度开采参数的合理性。

关键词：损伤本构模型导水裂隙带高强度开采工作面长度推进速度

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长期水浸作用下煤样渐进破坏特征及损伤本构模型

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 918-933页

作者：韩鹏华赵毅鑫高森高艺瑞张村胡勇中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 华能煤业有限公司北京100070

水岩作用是煤岩体弱化的一个重要因素,长期水浸作为水岩作用的一种类型,在采矿工程和井巷工程中广泛存在。通过单轴压缩试验获取长期水浸过程中煤样的渐进破坏特征,建立力学参数与饱和度和浸水时间之间的关系,并分析煤样宏观裂隙扩展特... 详细信息

水岩作用是煤岩体弱化的一个重要因素,长期水浸作为水岩作用的一种类型,在采矿工程和井巷工程中广泛存在。通过单轴压缩试验获取长期水浸过程中煤样的渐进破坏特征,建立力学参数与饱和度和浸水时间之间的关系,并分析煤样宏观裂隙扩展特征。结果表明,煤样的浸泡过程可分为非饱和浸泡和长期(饱和)浸泡2个阶段。在非饱和浸泡阶段和长期浸泡阶段,煤样的峰值应力分别降低46.3%和34.5%,且符合指数下降的趋势。在长期水浸的过程中,煤样加载后产生宏观裂缝的数量由干燥状态的6~8条逐渐减少至浸泡360 d的2~3条,且破坏形式由拉伸和剪切复合破坏向单一剪切破坏转变。根据煤样初始压密特征以及临界破坏强度特征,采用连续损伤力学和统计损伤理论提出一种描述煤样在长期水浸作用下整个变形过程的损伤本构模型。基于此模型可以发现随着浸水时间的增加,初始损伤量由干燥煤样的0逐渐增加至浸泡360 d煤样的0.773。此外,通过引入均方根误差RMSE和决定系数R^(2)来评估模型曲线与试验数据之间误差和拟合度,发现改进后模型的理论曲线与试验数据吻合度最高。改进后模型的RMSE最大值和R^(2)最小值分别为1.81和0.76,均优于已有文献提出的模型。

关键词：采矿工程煤长期水浸特征应力应变差损伤本构模型

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水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则

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岩土力学 2019年第5期40卷 1731-1739页

作者：汪杰宋卫东谭玉叶付建新曹帅北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力... 详细信息

以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力学特性试验。研究结果表明:所建立的分层充填体损伤本构模型及强度准则理论曲线与试验曲线高度吻合,y=ax^2+bx+c的二次多项式递增,分层效应与荷载耦合作用劣化了充填体总损伤;充填体总损伤率呈先增大后减小趋势。在峰值之前,分层数越多,则总损伤率越大;而峰值之后,分层数越多,则总损伤率越小,且总损伤率最大值随分层数增多而增大。

关键词：充填体分层效应初始分层损伤损伤本构模型强度准则

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