国家自然科学基金(11172232)
- 作品数：20 被引量：118H指数：6
- 相关作者：张慧梅张嘉凡杨更社叶万军刘慧更多>>
- 相关机构：西安科技大学上海应用技术大学中国矿业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程更多>>
- 含孔隙冻融岩石的损伤本构模型被引量：9
- 2019年
- 针对现有损伤本构模型所存在的局限与不足,在深入研究孔隙岩石变形破坏特征的前提下,将岩石视为孔隙、损伤与未损伤3部分。以孔隙率反映岩石体积变化,基于weibull随机分布,依据损伤力学原理,确立含孔隙冻融岩石的损伤本构模型,并以理论表达的形式确定模型参数,最后利用冻融岩石的力学特性试验结果验证其合理性。结果表明:推导的本构模型与试验结果吻合较好,且岩石初始阶段时孔隙压密以及应变软化特性都能更好地反映出来;通过峰值条件获得的模型参数表达式,可反映冻融岩石的损伤演化与变形破坏的一般规律,增强了模型的适用性。
- 孟祥振张慧梅康晓革
- 关键词：孔隙率本构模型模型参数
- 加载速率影响下的岩石尺寸效应及声发射特征被引量：5
- 2021年
- 为研究岩石在不同加载速率条件下岩样尺寸对峰值强度、声发射时空特征等力学性质的影响,采用数值模拟和数据拟合相结合的分析方法,对5组不同高径比试件进行了不同加载速率条件下的单轴压缩模拟试验。结果表明:岩石峰值强度与加载速率呈正相关,与岩样高径比呈负相关,两者关系均可用关系式进行表述。不同高径比试件加载速率对岩石尺寸效应起主导因素,当L/D≥2时,岩样尺寸效应逐渐减弱;同时岩石在不同加载速率条件下对声发射影响也比较显著,当试样高径比L/D≤2时,声发射数在峰值强度后较多,整个过程中声发射数先逐渐增加后逐渐减少,呈现出渐进型变化规律;当L/D>2时,声发射数较少,在峰值强度之后出现很明显的声发射事件,属于突跃型变化规律,对利用声发射特性预测不同尺寸岩样单轴压缩破裂来临有一定的参考意义。
- 张嘉凡杨彦泽
- 关键词：岩土工程尺寸效应加载速率声发射
- 水浸润作用下煤岩力学特性试验及理论研究
- 煤炭作为我国的主要能源之一，2018年中国煤炭消费量占能源消费总量比例为59％。在煤矿开采中，坚硬煤层注水软化、冲击矿压的防治以及防水煤柱稳定性设计都涉及水浸润环境下煤岩的物理力学特性。本文以试验研究为基础，系统地研究煤...
- 夏浩峻
- 关键词：煤岩力学特性弹性模量
- 冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究被引量：3
- 2020年
- 为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比较丰富,如低应变率时的劈裂破坏和较高应变率下的压碎破坏;弹性模量与峰值应力的率相关性显著,而峰值应变的率相关性较弱;在动态加载方式下,由于加载速度过快,试件内部孔隙、裂隙、颗粒间距等缺陷闭合压实时间过短,宏观上表现为应力-应变曲线压密段缺失。
- 张嘉凡高壮程树范张慧梅
- 关键词：动态力学性能应变率SHPB破坏形态冲击荷载
- 基于修正系数的岩石本构关系研究被引量：3
- 2019年
- 为对具有原始微元破坏的工程岩石建立更切合实际的本构关系,通过引入修正系数得到原始损伤部分与岩石整体部分的关系,并基于Weibull随机分布和损伤力学理论,在微元破坏符合摩尔-库仑准则的条件下,采用理论推导与试验验证相结合的方法,建立了基于修正系数的岩石损伤本构关系,并以红砂岩常规力学特性试验验证其合理性。结果表明:通过该本构关系获得的理论曲线与试验曲线较为吻合,能够较好的反映岩石变形破坏阶段的特征;受荷过程中,岩石以原始损伤为基准进一步损伤,最终完全破坏;模型参数m和F0的变化均对岩石损伤关系有一定影响,随着F0变化,弹性阶段、峰值应力和相应应变以及最终达到完全破坏时的应变都呈现一致性变化,影响岩石脆延性;随着m变化,弹性阶段及峰值点有所变化但不明显,峰值应力、峰后损伤程度影响较大;随着修正系数γ变化,峰前峰后同一应变对应的应力均发生变化,但γ的取值对理论曲线的发展趋势及峰值点的大小和位置没有影响。
- 袁超张慧梅孟祥振杨更社吴禄源
- 关键词：岩石力学本构模型修正系数
- 内摩擦角对冻融岩石损伤本构模型的影响探讨被引量：5
- 2019年
- 基于Weibull随机分布和损伤力学理论,从岩石变形全过程的特点入手,选用Drucker-Prager准则,建立能反映冻融岩石各变形阶段特征的损伤本构模型。通过冻融砂岩常规三轴压缩试验,运用Mohr应力圆,获得不同冻融循环次数下砂岩的黏聚力和内摩擦角;由模型理论曲线与冻融砂岩试验曲线对比分析,验证模型的合理性;通过变动内摩擦角,分析摩擦角对模型是否存在影响。结果表明:基于Drucker-Prager准则获得的理论曲线与试验曲线吻合较好,验证了模型的合理性;内摩擦角对分布变量的影响较大,且是线性关系,但对损伤本构模型没有影响或影响不大。研究成果对岩石本构关系的建立有较好的参考价值。
- 袁超张慧梅孟祥振杨更社吴禄源
- 关键词：DRUCKER-PRAGER准则损伤本构模型黏聚力内摩擦角
- 注浆对粗糙裂隙煤岩体应力场的影响分析被引量：1
- 2021年
- 为研究注浆过程中粗糙裂隙煤岩体应力场的分布规律,采用随机中点位移法构建了二维粗糙裂隙剖面,通过COMSOL软件建立了煤岩体裂隙注浆流-固耦合数值模型,模拟了注浆过程中裂隙煤岩体的应力场,分析了裂隙剖面粗糙度及注浆速率对煤岩体应力场的影响。结果表明:注浆过程中煤岩体应力场的分布形态取决于裂隙剖面的粗糙程度,在剖面凹陷区域应力值较大,而在凸起区域则较小;裂隙剖面越粗糙,煤岩体应力场分布越复杂,局部区域应力集中越显著;同时,注浆速率也影响着煤岩体应力场,但仅对应力值大小产生影响,注浆速率与煤岩体应力值呈线性关系,且注浆速率对裂隙剖面凹陷处应力值的影响更大;随着裂隙剖面粗糙度的增大,煤岩体应力场受注浆速率的影响逐渐降低。
- 张嘉凡覃祥瑞刘洋张慧梅徐荣平
- 关键词：注浆煤岩体应力场瓦斯抽采封孔
- 岩石尺寸效应在不同加载速率下的数值模拟被引量：1
- 2020年
- 为研究岩石在不同加载速率条件下,尺寸效应的影响因素,对5组不同高径比试件进行了不同加载速率条件下的单轴压缩数值模拟试验。结果表明:对于不同高径比试件,加载速率对岩石尺寸效应起主导因素,在同一加载速率下,随试样高径比的增大,其峰值强度逐渐降低。在不同加载速率下,峰值强度随加载速率的增大依次增高。
- 张嘉凡杨彦泽
- 关键词：岩土工程尺寸效应加载速率
- 冲击荷载作用下的煤岩动力学特性及本构模型被引量：2
- 2021年
- 为了研究煤岩的动态破坏特征和动力学损伤特性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和应力加载系统,对煤岩试样进行了冲击试验和单轴压缩试验;根据应力-应变试验曲线的特征,在过应力模型上,应用连续损伤理论与统计强度理论,建立了适合煤岩动力学特性的过应力损伤模型。结果表明:动载作用下,当应变率较小时,煤岩破碎方式与静载作用时间具一定的相似性;随着应变率的增大,动载破坏强度显著增大,动态模量先增大后保持不变,塑性变形先增大后减小,应力-应变曲线具有明显的塑性流动特性。采用建立的煤岩过应力损伤模型本构方程对试验曲线进行拟合,通过两者的对比,验证了模型的正确性。
- 张嘉凡周飞文周洪文
- 关键词：分离式霍普金森压杆冲击荷载本构模型
- 西部弱胶结软岩细观结构及水理特性试验被引量：12
- 2020年
- 为准确掌握西部弱胶结软岩的水理特性,对采自陕北矿区的红砂岩进行水理及力学特性试验,并基于电镜(SEM)扫描图像分析细观结构特性,建立岩石细观结构与其宏观水理特性间的联系。试验表明:红砂岩具有明显的饱水软化和吸水膨胀特性,其软化系数为0.64;无压力水侵蚀和干湿循环作用下饱水红砂岩性能将进一步劣化,宏观上表现为强度和弹性模量的减小和质量损失率的增大;细观上,红砂岩颗粒间的联系比较松散,具有明显的弱胶结结构特征。总体来说,亲水矿物溶解与弱胶结结构破坏的耦合作用,导致红砂岩特殊的宏观水理特性。研究结果可为类似地区软岩夹层工程治理提供借鉴。
- 张嘉凡程树范王焕高壮周飞文周洪文
- 关键词：细观结构性能劣化
