岩石峰后蠕变试验及其在沿空留巷底鼓研究中的应用

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为了得到沿空留巷稳定阶段的底鼓机理与控制对策,通过岩石峰后蠕变试验,分析了损伤程度和围压增量对岩石峰后蠕变性态的影响。结果表明:岩石峰后蠕变破坏形式是类"X"状剪切破坏,破坏后块体会沿破裂面发生较大滑移;峰后岩石损伤程度越小,其蠕变速率越小,可以保持自稳的时间越长;提高围压可以减小峰后岩石实际承受的等效应力,进而改善其蠕变性态,相反,围压降低则会恶化其蠕变性态。最终得到:沿空留巷留巷稳定阶段底鼓的主要形式是底板破裂区峰后岩体的蠕变变形与其蠕变失稳后破坏块体沿破裂面的滑移。

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岩石蠕变试验及其在沿空留巷底鼓研究中的应用

为了得到沿空留巷稳定阶段的底鼓机理与控制对策,通过岩石峰后蠕变试验,分析了损伤程度和围压增量对岩石峰后蠕变性态的影响。结果表明:岩石峰后蠕变破坏形式是类"X"状剪切破坏,破坏后块体会沿破裂面发生较大滑移;峰后岩石损伤程度越小,其蠕变速率越小,可以保持自稳的时间越长;提高围压可以减小峰后岩石实际承受的等效应力,进而改善其蠕变性态,相反,围压降低则会恶化其蠕变性态。最终得到:沿空留巷留巷稳定阶段底鼓的主要形式是底板破裂区峰后岩体的蠕变变形与其蠕变失稳后破坏块体沿破裂面的滑移。

2020-05-23 立即下载
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基于退化角的岩石后应变软化模型

为反映围压对岩石峰后脆性的影响,提出了描述岩石峰后软化行为的新参数,即退化角。对山西含碳泥岩三轴试验数据拟合表明,退化角与围压呈线性关系。推导了岩石峰后软化中等效塑性剪切应变与退化角之间的关系式,提出了基于退化角的岩石峰后应变软化模型。在FLAC环境下,利用Fish函数方法开发了相应的数值计算程序。数值算例研究了山西含碳泥岩在不同围压下的应变软化过程,模拟结果与试验数据规律基本一致,表明:退化角能较好地描述围压对岩石峰后脆性的影响;建立的峰后应变软化模型合理而可靠,为岩石峰后软化过程模拟提供了新的思路。

2020-04-25 立即下载
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强度极限邻域内岩石单轴蠕变扰动试验研究

为了研究强度极限领域内岩石蠕变对外界扰动的响应规律,选取红砂岩为研究对象,基于RRTS-Ⅲ岩石流变扰动效应试验系统,进行了岩石单轴压缩蠕变扰动试验。试验探究了强度极限邻域内和强度极限邻域外的不同蠕变阶段,外界扰动对岩石蠕变规律的影响。试验结果表明强度极限邻域外岩石蠕变对外界扰动响应不明显,扰动产生的蠕变扰动变形量小且具有可恢复性;随着扰动能量的累积,蠕变变形量减速增长至趋于稳定。强度极限邻域内岩石蠕变对外界扰动响应明显,扰动产生的蠕变扰动变形量剧烈增加且不可恢复,随着扰动能量的累积,蠕变变形量加速增长至试件破坏。

2020-04-17 立即下载
733KB
基于围压增量的损伤砂岩三轴蠕变试验

为研究岩石峰后轴向与径向蠕变特性,采用MTS815岩石力学试验系统,进行了三轴压缩下红砂岩峰后蠕变试验,获取了不同性态的峰后轴向与径向蠕变曲线,探讨了岩石峰后轴向与径向蠕变特征,研究了损伤程度、围压增量对峰后轴向与径向蠕变特性的影响规律.试验结果表明:岩石峰后轴向与径向蠕变曲线主要由等速蠕变阶段和加速蠕变阶段组成,峰后径向蠕变特征相比轴向蠕变特征更显著;轴向和径向蠕变量与损伤程度呈正相关,径向蠕变相比轴向蠕变对损伤程度的敏感性更高,损伤程度的变化对径向蠕变的影响程度更强;施加围压增量,轴向与径向蠕变速率大大降低,蠕变失稳时间延长;围压增量对径向蠕变的影响明显强于轴向蠕变,工程实践中应重点控制围

2020-04-30 立即下载
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岩石裂隙的法向蠕变及渗流的影响

法向蠕变是岩石裂隙的重要力学性质之一.通过分析岩石裂隙法向蠕变机理、进行干燥及渗流情况下岩石裂隙法向蠕变试验,探讨了岩石裂隙的法向蠕变及渗流的影响.研究表明,对于粗糙岩石裂隙来说,瞬时有效应力总等于裂隙凸起的压缩强度,因而初始法向蠕变明显,而后随接触面增加,蠕变速率逐渐降低;渗流过程中,岩石裂隙法向蠕变更加明显,且初次加载应力水平下岩石裂隙法向蠕变远大于后续加载应力水平;岩石裂隙法向蠕变不能决定岩石裂隙渗流能力的降低,水力冲蚀作用明显时,可能产生裂隙渗流能力随裂隙法向压缩而增大的情况;岩石裂隙的蠕变闭合与岩石裂隙面粗糙度有关,粗糙度越大,岩石裂隙蠕变闭合量越大.研究结果对岩石裂隙法向蠕变的数值

2020-05-15 立即下载
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基于微裂纹演化的岩石蠕变损伤与破裂过程的数值模拟

传统的岩石唯像蠕变模型忽略了岩石内在细观结构的时效损伤演化机制,无法从深层次上揭示复杂工程条件下岩石蠕变特性和时效破裂机理。基于连续介质力学理论,提出了一种表征真实岩石介质的宏-细观双尺度概念模型;依据细观尺度下微裂纹瞬时扩展和亚临界扩展的物理机制,运用损伤力学与断裂力学理论,建立了基于微裂纹演化的岩石细观蠕变损伤本构方程及破裂准则;采用Matlab软件编程将该细观模型嵌入到Comsol宏观有限元模型中,实现了一种能够模拟岩石蠕变损伤与破裂演化全过程的数值方法。在此基础上,利用建立的数值方法对双轴压缩条件下岩石蠕变过程进行了数值模拟,模拟结果很好地表征了岩石典型的3阶段蠕变特征,并以一种物理真

2020-05-09 立即下载
1.09MB
基于塑性扩张的岩石变参数蠕变损伤模型与工程应用

为研究岩石蠕变损伤过程与围岩塑性区扩展之间的内在联系,建立基于塑性扩张的变参数蠕变损伤模型(BNMC模型),该模型认为岩石塑性屈服面随蠕变时间动态变化,在σ-τ空间内,强度包络线随蠕变时间的增加而逐渐内移。采用线性插值法对该模型各蠕变参数进行处理,获得任意连续偏应力水平对应的蠕变模型参数,从而实现BNMC模型的数值化。采用该模型对金川二矿区-1 098 m水平中段下盘运输巷的蠕变变形进行数值模拟,对比研究未支护裸巷和喷锚支护巷道的蠕变变形规律。研究发现,未支护裸巷围岩塑性区边界不是一成不变的,而是随时间的发展,塑性区边界逐渐向外扩张,围岩承载力逐渐下降,从而导致围岩加速蠕变显现,巷道蠕变失稳;

2020-04-20 立即下载
201KB
岩石后本构关系及其在矿井支护中的应用

地下工程中硐室围岩常为破碎岩体,在合理的支护体系下仍具有一定的承载力,针对这一现象,开展了不同约束机制下岩石的真三轴力学试验,研究约束体系强度和刚度对岩石峰后继续破碎过程中应力应变的影响,并将这些与约束体系有关的应力应变关系绘制在一个坐标系中,再从经济性、安全性、可靠性和高效性等方面出发,讨论了考虑以上多种因素的本构关系。这样实际工程支护体系设计中,只要应力应变设计值落在合理的区域内即可,避免了本构关系复杂而导致不便于推广的问题,更主要的是峰后的本构关系与实际工程围岩介质为岩体相一致,这为岩石力学成果向岩体力学过渡提供了一个思路。

2020-05-29 立即下载
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基于蠕变全过程的广义凯尔文体力学损伤模型改进与验证

岩石的蠕变在岩石力学研究中至关重要,岩石的蠕变表现出明显的阶段性。为了完整准确地描述岩石蠕变的全过程,在广义凯尔文模型的基础上定义了一个作用函数,串联一个非线性粘性原件并引入损伤因子,分别描述稳定蠕变和加速蠕变阶段,建立了广义凯尔文体力学损伤模型。利用Origin软件对绿片岩和盐岩的蠕变曲线进行分段拟合,并将实际蠕变曲线和改进后模型计算值进行比较。结果表明:岩石的损伤会加快岩石在加速蠕变阶段的变形,引入损伤因子之后,模型能较好的描述加速蠕变阶段的变形;改进后考虑损伤的广义凯尔文体模型能完整描述蠕变全过程,新模型的计算值与实验值拟合程度较高,验证了模型的合理性。反映出改进后的模型对三轴压缩实验和

2020-04-30 立即下载
544KB
岩石前阶段变形光纤光栅传感检测研究

为了获得更为精确的岩石变形破坏测试数据,提出了一种采用光纤光栅传感技术对岩石变形破坏过程进行检测的方法。该方法将光纤光栅粘贴于岩样的轴向方向,岩样在815MTS液压伺服机上进行单循环加载实验,测试岩石峰前变形阶段的轴向位移,岩样破坏后即停止实验。实验结果表明,光纤光栅传感技术所测应变值经应变传递系数换算后与MTS所测应变值一致性良好,相对误差率仅为3.2%。采用光纤光栅传感技术可以实现岩石峰前变形阶段的高精度测试。

2020-05-09 立即下载
309KB
改进的Poyting-Thomson岩石蠕变模型

在鲍依丁-汤姆逊蠕变模型的基础上,串联一个非线性黏塑性元件,提出一种可以描述岩石蠕变全阶段的非线性黏弹塑性模型。根据绿片岩和泥岩的蠕变试验,结合Origin软件自定义函数的非线性拟合功能对改进模型进行了模型辨识,结果表明改进模型能够很好地描述岩石的加速阶段,从而证明了该模型的合理性。

2020-05-18 立即下载
824KB
岩石非线性拉、压蠕变模型及其参数识别

基于岩石单轴拉、压作用下加速蠕变曲线的幂函数拟合分析,推导了二元件黏塑性蠕变模型中黏性元件的非线性表达式,并将建立的非线性黏塑性模型与Burgers蠕变模型串联建立一个新的非线性黏弹塑性拉、压蠕变模型。分析显示该模型能够描述岩石在直接拉伸、压缩作用下的衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段。结合对重庆红砂岩单轴直接拉伸与单轴压缩蠕变试验结果,通过Matlab编写Quasi-Newton优化算法(BFGS)实现了岩石非线性黏弹塑性拉、压蠕变模型的参数辨识,辨识参数相关性系数平方R2均在96%以上。将模型与修正西原模型比较发现非线性黏弹塑性拉、压蠕变模型线型吻合程度均高于修正西原模型,表现出拉、压蠕

2020-05-24 立即下载
1.16MB
考虑初期损伤的岩石蠕变模型

为了描述岩石稳定蠕变阶段的非线性特征,现基于Kachanov提出的损伤律推导了损伤变量在衰减、等速蠕变阶段随时间的演化方程,然后根据Lemaitre应变等效原理得到了有效应力随蠕变时间、初始损伤变量和最小损伤变量的变化关系,再将有效应力代替广义开尔文蠕变模型中的Caucy应力,从而建立了考虑初期损伤的广义开尔文蠕变模型。根据泊江海子煤矿砂质泥岩的三轴压缩蠕变试验数据对广义开尔文蠕变损伤模型进行辨识。辨识结果表明:考虑初期损伤的广义开尔文模型理论曲线和试验曲线吻合度非常高,对衰减和等速阶段的描述效果远好于传统广义开尔文模型。

2020-04-18 立即下载
638KB
高围压下高孔隙水压对岩石蠕变特性的影响

为研究高应力作用下深部岩体开挖过程中孔隙水压对围岩时效变形特性的影响,选取重庆某深部细砂岩为研究对象,对其进行不同水压下分级加载蠕变试验,试验表明:孔隙水压增强了砂岩的变形能力,但随着水压的升高,加载初期的一段时间内,水压在一定程度上会延缓轴向变形;蠕变过程中黏弹性模量随时间呈指数函数变化,通过分析不同水压作用下指数函数中参数的变化规律,得到黏弹性模量随时间和水压变化的表达式,进而提出修正的广义Kelvin模型,该模型能较好的描述不同水压作用下岩石的非线性黏弹性蠕变特性。基于不同水压下加速蠕变试验曲线特征,采用拟合、类比的方法引入一个能反映不同水压作用时加速蠕变特征的二元件黏塑性模型,将该模型

2020-05-04 立即下载
597KB
劈裂损伤岩石胶结强化的蠕变特性与失稳模式

通过RLW-2000型三轴流变仪,对2组13个损伤试样进行胶结重增量加载蠕变试验,研究了损伤岩石胶结试样在不同蠕变应力水平下瞬时应变与蠕变应变特性,分析了不同胶结状态及胶结厚度对试样蠕变破坏强度影响,确定了胶结厚度与试样瞬时应变、蠕变应变关系,探讨了胶结试样蠕变破坏形态,确定了胶结试样蠕变破坏基本模式。结果表明:随着蠕变应力水平提高,2组试样瞬时应变均表现为减小趋势,大理岩和粗砂岩试样蠕变应变分别表现增加与减小趋势;紧缝胶结试样蠕变破坏强度大于无胶结试样,但随着胶结厚度增加,胶结试样蠕变破坏强度呈现减小趋势;在相同蠕变应力水平下,随着胶结厚度增加,胶结试样蠕变应变呈缓慢增加趋势,但蠕变应变增加

2020-04-25 立即下载
358KB
蠕变数值模拟

详细的描述了用PFC制作蠕变的过程,以及很多关于如何选择本构模型的方法以及具体实验的一些参数

2015-06-09 立即下载
1.64MB
硬脆性岩石卸荷流变试验及长期强度研究

为了进一步认识硬脆性岩石的卸荷流变行为,采用岩石全自动三轴伺服流变仪对硬脆性花岗岩进行了三轴卸荷流变试验,重点观察分析了硬脆性岩石在卸荷条件下的蠕变规律及蠕变特性,并根据试验结果对硬脆性岩石的卸荷长期强度的确定方法进行分析。试验结果表明,硬脆性岩石卸荷流变行为与加载流变不同,侧向比轴向更容易发生蠕变行为;偏应力水平越高,稳态蠕变速率越大,且二者符合指数函数关系;当应力水平超过流变阈值时,岩石进入加速蠕变阶段,并迅速发生延性扩容破坏。根据试验结果,岩石卸荷蠕变的长期强度应根据岩石稳态蠕变阶段轴向和侧向速率交点来确定,这样确定的岩石长期强度值要比传统方法确定的岩石长期强度值提升约10%的可靠度。

2020-04-24 立即下载
931KB
砂岩蠕变损伤模型特性

为研究砂岩的蠕变损伤特性,采用TAW-2000电液伺服岩石三轴试验仪对砂岩试样进行了分级加载蠕变试验,通过引入西原体和Kachanov损伤模型,建立了能描述加速蠕变阶段的损伤蠕变模型.试验结果表明,在低应力加载作用下,存在岩石内部裂隙压密和闭合的现象;岩石蠕变特性存在从低应力下的应变硬化逐渐转为高应力下的应变软化的现象;相同围压条件下,高应力下岩石处于稳定蠕变阶段的蠕变速率高于低应力下的蠕变速率.通过Origin软件运用Levenberg Marquardt算法对蠕变损伤模型参数进行辨识,模型曲线与试验曲线吻合度高,验证了所建立蠕变损伤模型的合理性,弥补了西原体难以描述加速蠕变的缺点.

2020-04-24 立即下载
1.89MB
岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究

提出一种新的非定常粘滞系数的流变元件,然后将提出的非线性流变元件引进到PoytingThomson模型中,从而建立了新的非线性黏弹塑性流变模型,该模型不但可以较好地模拟岩石蠕变三个阶段,而且模型参数较少。推导出模型的本构方程及蠕变方程,并探讨了模型参数的辨识方法,最后利用本文建立的非线性流变模型所得到的理论曲线与砂岩蠕变试验曲线进行对比分析。结果表明:本文建立的非线性流变模型具有较高的准确性及合理性。

2020-05-23 立即下载
1.34MB
改进的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型及其硬化黏滞系数的修正

基于蠕变过程中的硬化-损伤机制,在对江西东乡铜矿砂质页岩单轴循环加卸载蠕变试验数据分析过程中,提出硬化-损伤效应的时效机制,并基于此对高应力条件下衰减蠕变阶段的黏滞系数(硬化黏滞系数)进行修正;结合定常蠕变阶段的损伤蠕变机制,提出高应力条件下岩石损伤效应的累积-扩散机理,并据此引入以累积损伤蠕变量为判定准则的加速蠕变触发模型(非线性蠕变体)描述岩石的不稳定蠕变特征。在此基础上,引入瞬时塑性元件,与虎克体和黏弹塑性体串联,建立了一个能够完整描述岩石蠕变全过程的非线性黏弹塑性蠕变模型。试验曲线与模型曲线较吻合,说明对高应力下硬化黏滞系数修正的必要性,改进非线性蠕变体的正确性与合理性。

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