【摘 要】
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根据天然岩石材料自身的连续性,提出了基于空间相关性的非均质岩石细观结构的表征方法.该方法描述的非均匀性更符合岩石的真实非均匀性,与颗粒流程序(PFC)相结合,建立一种可以准确、便捷地描述岩石细观结构的数值模型.以广东从化地区花岗岩为例,建立了反映花岗岩细观结构的PFC2d和PEG3d数值计算模型.计算表明,基于空间相关性的岩石细观结构表征方法能够真实地反映材料的细观结构,同时避免了数字图像处理过程
【机 构】
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华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北
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根据天然岩石材料自身的连续性,提出了基于空间相关性的非均质岩石细观结构的表征方法.该方法描述的非均匀性更符合岩石的真实非均匀性,与颗粒流程序(PFC)相结合,建立一种可以准确、便捷地描述岩石细观结构的数值模型.以广东从化地区花岗岩为例,建立了反映花岗岩细观结构的PFC2d和PEG3d数值计算模型.计算表明,基于空间相关性的岩石细观结构表征方法能够真实地反映材料的细观结构,同时避免了数字图像处理过程复杂、操作效率低等问题,对进一步研究岩石等非均质材料的力学行为提供新的手段。
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基于钢桶力学实验,揭示了充填体与围岩的相互作用机理.在岩石柱上贴水平和垂直方向的应变片,在充填体内放置应力计测量充填体在矿柱受压过程中应力的变化.实验发现充填配比1∶4时的岩柱抗压强度要比充填配比1∶8时的岩柱抗压强度增大50.6％.类似的,充填配比1∶8时的岩柱抗压强度要比充填配比1∶10时的岩柱抗压强度增大27.1％.结果表明岩石在受压时,岩石抗压强度与周围的充填体强度有密切关系,且随着充填体
为了解决光纤光栅传感器的"维度匹配"问题,设计了多角度平面二维光纤光栅应变花,推导了单向受拉状态下各个角度应变理论方程,并进行光纤光栅应变花和电阻应变花的钢板拉伸对比试验,绘制应变-荷载关系曲线.理论、试验对比分析表明:多角度光纤光栅应变花线性度好,监测数据可靠,所设计的多角度平面二维光纤光栅应变花能更好地完成复杂应力作用下的结构应变监测任务。
应用岩石破坏过程渗流-应力-损伤耦合分析软件F-RFPA2D,对不同方向水压作用下，含两条预设闭合裂纹的岩石试样破裂过程及裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟研究.这将有利于认识含裂隙岩体中的裂纹扩展、贯通机理,明确岩体损伤破裂与渗流相互作用机制。模拟结果表明,围压可促使裂纹由拉破裂模式向剪破裂模式转化，而渗流则相反.当水压力梯度方向和外部载荷方向相同时,水流促进沿水流方向裂纹的扩展;当两者方向相反时，
选取渝东南露头龙马溪组页岩,基于超临界二氧化碳射流破岩试验平台,开展不同条件下超临界二氧化碳射流破碎页岩实验研究。结果表明,页岩在超临界二氧化碳射流冲蚀下产生大体积破碎,破碎效果随着冲击压力和射流温度的升高而显著,与冲击距离呈现先增大后减小的趋势。分析表明，超临界二氧化碳射流的冲击荷载主导页岩破碎，二氧化碳对页岩的腐蚀特性以及流体渗入岩石后的水楔作用有助于页岩的大体积破碎。
为了探究地下采空区对地表位移的影响规律,以石人沟铁矿首冲矿段为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,分别分析了单个及多个采空区、是否充填采空区对地表位移的影响,并通过实测数据以及相似材料试验加以验证.结果表明,空区越深则对地表位移影响越小,影响范围越大,且同一水平存在多个相邻采空区时其对地表位移的影响近似指数叠加;重点位置下的空区充填对地表位移的发展有很好的抑制作用,主要结论与实际情况基本吻合,
根据刀具侵入岩石破裂的力学特征及岩石显微开裂的声发射能量理论,推导了单位体积岩石在组合载荷作用下破碎时声发射能量公式;运用岩石破裂分析系统RFPA对不同动静组合载荷破碎花岗岩进行了数值试验.结果表明:动静组合载荷作用单位体积岩石破碎释放声发射能量与静载、冲击载荷以及岩石本身物理力学参数等密切相关;组合载荷岩石破碎单元和声发射能量均大于单一动载,并随静载的增加而增加;破岩声发射总能量随静载的增大而增
爆炸应力波作用下岩体裂纹产生多裂纹取决于加载速率、加载载荷峰值大小以及材料性质等因素.采用岩石破坏过程动力分析数值模拟软件,考虑岩石非均匀性,对爆炸应力波作用下孔壁岩石动态起裂以及扩展过程、开裂机理及影响因素进行了数值模拟分析.研究了在不同加载峰值和加载速率条件下岩体的破坏形式.数值模拟结果表明,随应力波峰值的逐渐增大,岩体内部所产生的裂缝条数随之增多,同时也发育得更为明显.加载速率越快,岩体产生
利用离散化虚内键模型(DVIB)对不同加载速率条件下的岩石动态断裂过程进行数值模拟.DVIB是一种新型格子模型,它由虚内键元胞组成,元胞内的每条键由势函数来描述.由于势函数中已蕴涵了材料微观断裂机理,因而DVIB在模拟材料断裂时无需外部断裂准则.为反映岩石非均质特性,认为每个元胞的模量为随机数,且满足Weibull分布.采用DVIB对岩石动态断裂模拟中发现:随着加载速率增大,动态断裂模式发生变化,
为了研究卸荷条件下裂隙的扩展演化规律,利用数值模拟方法,研究了卸载条件下单裂隙几何参数(倾角、长度)以及卸载速率对裂隙起裂、扩展和岩样破坏模式的影响,并分析了裂隙的受力机制.结果表明:裂隙的几何参数以及围压卸载速率对其起裂、扩展和岩样破坏模式有显著影响:倾角较小,裂隙较长时,起裂位置位于裂隙上,并随倾角的增大和长度的减小,逐渐向尖端转移;倾角越小,长度越长,卸载速率越快,裂隙起裂就越容易。
在磷块岩矿床的地下开采中,采场顶板裂纹的产生扩展,常引起采场的不稳定并导致灾难性事故发生,而磷块岩中不同晶界起裂以及裂纹的扩展贯通是引起磷块岩变形破坏的关键.介绍了我国磷矿床的开采现状,分析研究了磷块岩的结构构造及磷块岩宏观破坏现状,讨论了磷块岩宏观破坏与细观开裂的关系,提出通过对磷块岩三种不同类型晶界在应力作用下的起裂破坏实验研究及理论分析,可以最终确定在应力作用下最先起裂的晶界类型,该晶界就是