单轴压力下岩爆倾向岩石的声发射特征

在电液伺服刚性试验机上 ,对某矿一种具有岩爆倾向的岩石进行声发射研究 ,得出了声发射参数与岩石应力 应变曲线对应关系 .声发射数统计和声发射波形频谱分析结果表明 :在加载过程中 ,应力达到一定水平时声发射数发生突跳 ,声发射频谱由低频向高频发展 ,到一定应力水平后基本保持稳定 ,能量由低频向高频集中 ,声发射突跳点与主频转换点应力水平基本一致 。

定量单轴压力下单晶硅片原位拉曼谱峰测试（英文）

测量获得了金刚石压腔系统中碳化钨基座单轴下的总压应力(F/N)-应变(ε/μm/m)关系:F=3.395ε+12.212(R^2=0.999 9),研制出可以在定量单轴压力下原位测试样品谱学特征的装置。利用该装置测试了单轴压力在2548.664 MPa下单晶硅片的拉曼谱峰。测试结果表明,当压力垂直于单晶硅样品[100]结晶面时,样品的519.12cm^(-1)谱峰随压力增大有规律的向高频方向偏移,谱峰频移量(Δω/cm^(-1))与压力(σ/MPa)的增加呈显著的线性关系,线性方程为σ=365.80Δω+10.19。式中的常数项在一定程度上反应了样品本身存在的残余应力;一次项系数与理论计算得到的结果存在一定差异,可能是由于本实验考虑了样品受力的定向性。Δω-σ线性关系式中的常数项可能代表两层含义:一是实验过程中存在的误差;二是在一定程度上反应了硅片本身存在的内应力的大小。

岩石在单轴压力环境下电阻率变化的研究

主要研究了煤矿中常见的石英砂岩和石灰岩等,在受不同的单轴压应力的环境下,其电阻率变化的一些规律。通过对实验数据的分析,说明了岩体的电阻率是表征岩体发生变化时一个十分敏感的参数,为利用岩体电阻率来预测煤层顶底板的稳定性进行了基础性的研究。

单轴压力作用下岩石破坏机理分析与应用

单轴压力作用下,从微观出发,岩石破坏是由体内微裂纹中的拉应力所致,如果出现类似于剪切破坏的情况,可近似地认为是试件端部与实验台之间的摩擦力所致。本文采用宏观方法,应用弹性力学和应力叠加原理相组合,从变形协调角度出发,得出试件内部不存在拉应力;用数值模拟物体的单轴压力状态仍然没有拉应力。由此提出,最大伸长理论也同样能解释在单轴压力作用下岩石的破坏。并且推导出在围压达到临界围压时岩石的破坏转变为剪切破坏。

单轴压力下ZnS的电子结构

基于第一性原理从头计算的方法研究了a轴方向单轴压力0.5 GPa下闪锌矿结构ZnS的能带结构和电子态密度。结果表明在a轴单轴压力0.5 GPa下闪锌矿结构ZnS仍呈直接带隙的能带,带宽由未加压力时的2.059 eV降低至1.683 e V,费米面附近的能级有相互靠近的倾向。价带能级上移,导带能级下移,费米面上的态密度由0.3增加到0.5,且主要是Znp和Sp电子形成的能带,且S的电子对费米能态密度的贡献增大。

Na_2ZnCl_4·3H_2O：Mn^（2＋）晶体EPR参量及其单轴压力效应的

假设在Ｎａ２ＺｎＣｌ４·３Ｈ２Ｏ：Ｍｎ２＋晶体中，处于Ｃ３轴上与Ｍｎ２＋发生作用的是Ｈ２Ｏ配体而非Ｃｌ－；用对角化能量矩阵的方法计算Ｄ、ａ和ｇ，以及单轴压力效应ｄＤ／ｄｐ和ｄａ／ｄｐ，结果与实验相当一致，表明：Ｈ２Ｏ取代Ｃｌ－的假设是合理的，晶体场理论对Ｎａ２ＺｎＣｌ４·３Ｈ２Ｏ：Ｍ同样适用．

Na_2ZnCl_4·3H_2O:Mn^(2+)晶体ZFS参量单轴压力效应的理论解释

利用对角化完全能量矩阵的方法,借助于文献[5]提出的新模型,计算了Na_2Z_nCI_4·3H_2O:Mn^2+晶体零场分裂(zero-field splitting,简称ZFS)参量及其单轴压力行为,计算值与实验值十分吻合。

单轴压力下花岗岩氡析出量的探究

对不同的单轴压力下花岗岩氡析出量的影响进行实验探究,得到单轴压力值与花岗岩试样析出氡之间的关系,以此建立地质体处于孕震压密阶段时,氡析出量变化的实验模型。利用岩石三轴蠕(徐)变试验机对花岗岩试样进行单轴加压,在不同的单轴压力下采用CR-39固体径迹探测器对试样氡析出量进行累计测量。当试样初始压密与弹性变形阶段时,氡析出量随压力的增大而降低。为地震前氡的负异常情况提供了一定的实验参考依据,对利用氡气异常预测地震提供一定的参考价值。

静水压力和单轴压力对后钙钛矿MgSiO_3中地震波速的影响

后钙钛矿MgSiO3对于重新认识地球的基本结构和成分具有重大意义.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对后钙钛矿MgSiO3在静水压力和单轴压力下的弹性性质和地震波速特征进行了研究.首先通过总能比较和力学稳定性判据验证了后钙钛矿MgSiO3在高压下的稳定性,并且计算得到的晶格常数与前人结果符合很好.计算表明在高压下(D层),后钙钛矿具有比钙钛矿大的体变模量、剪切模量及密度,并且具有大的地震波速,这与地震观测D层中地震波速的不连续性一致.在静水压力作用下,计算结果显示压缩波各向异性基本保持不变,而剪切波各向异性增强.有单轴应力作用时,后钙钛矿地震波各向异性差异非常明显,当压力作用在a轴或c轴上时,能够得到比对应静水压力下后钙钛矿更强的各向异性,而恰好相反的是,压缩b轴时,各向异性有减小的趋势.本研究能为解释地幔底部地震波不连续性和横向差异提供一定的参考.

单轴压力诱导CMR钙钛矿晶格及磁输运变化

通过原位加压下X射线衍射,CMR钙钛矿La_(0.83)Sr_(0.17)MnO_3中由单轴压力诱导的晶格常数的超常变化及显著的晶格畸变被观察到.沿[200]方向的晶格压缩系数,即dlnd_(Mn-O)/d_(Mn-O)可达3.8X10^(-4)MPa.在20 MPa的单轴压力下,巨压电阻效应及磁化强度增强行为同时被观察到.上述现象显示CMR钙钛矿的晶格易于发生变化,并且其电磁性质是结构敏感的.

单轴压力下Ge_2X_2Te_5(X=Sb,Bi)薄膜拓扑相变的第一性原理研究

随着拓扑绝缘体的发现,材料拓扑物性的研究成为凝聚态物理研究的热点领域.本文基于第一性原理计算,研究了化合物Ge2X2Te5(X=Sb,Bi)的块体结构和二维单层和双层薄膜结构的拓扑物性,以及单双层薄膜在垂直方向单轴压力下的拓扑量子相变.研究发现,A型原子序列排列的这两种化合物都是拓扑绝缘体,其单层薄膜都是普通金属,而双层薄膜都是拓扑金属,单层和双层薄膜在单轴加压过程中都没有发生拓扑量子相变;这两种化合物的B型原子序列的晶体是普通绝缘体,其所对应的薄膜,Ge2Sb2Te5单层是普通金属,双层薄膜和Ge2Bi2Te5的单层和双层薄膜均为普通绝缘体,但是在单轴加压过程中B型原子序列所对应的单层和双层薄膜都转变为拓扑金属.

单轴受压混凝土的微裂缝和氯离子侵入性

采用1种无破损微裂缝估算指标-比裂缝面积来评价单轴压力作用下混凝土棱柱体的扩展微裂缝。加压卸载后试块暴露于氯离子环境中,测得试块中的氯离子含量分布。分析了单轴压力下混凝土微裂缝的发展以及荷载、微裂缝和氯离子渗透性的相关规律。试验结果表明,在大约0.3的应力水平范围内,受压并卸载后的试块表观氯离子扩散系数普遍降低,但随着应力水平的继续提高,氯离子扩散性能开始提高并超过未加载时的氯离子扩散系数。混凝土在单轴受压并卸载的情况下,其微裂缝的发展和恢复与应力水平关系密切。比裂缝面积能够较好地表征混凝土中微裂缝的发展,有助于分析混凝土在荷载作用下产生的微裂缝对氯离子传输性能的影响。

单轴压缩下花岗岩电磁信号的实验研究

利用自主研制的电荷感应仪对花岗岩样品在单轴压缩变形破裂过程中产生的电荷感应信号和磁信号进行了实验研究。实验结果表明,在岩石变形破裂达到峰值强度时比在峰值强度前有更强的电荷感应信号产生,电荷感应信号也受岩石应力的变化速率影响,在应力变化速率大时,有较强的电荷感应信号。在有变形破裂时,电荷感应信号就较强,变形破裂较小的面所对应的测点的电荷感应信号就较小,这表明电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。电信号比磁信号多,在岩石变形破裂时不断有电信号产生,且有明显的变化,而磁信号的变化不明显。电信号相比磁信号受外界的干扰小,幅值大,说明用电荷感应的方法监测岩石的变形破裂前兆更有优势。

不同类型混凝土单轴加载损伤的超声波法研究

对普通混凝土、高强度混凝土以及矿渣粉煤灰钢纤维混凝土试件进行单轴压力实验,研究不同类型混凝土单轴压应力作用下,超声波波速的变化规律。分析加载过程中采集到的波速变化,并以此定义损伤变量,用于反映混凝土内部裂缝的发展。实验结果表明,高强度混凝土受压损伤规律与普通混凝土有较大差别;加入钢纤维和矿渣粉煤灰可以改善高强度混凝土的脆性和密实度,减缓裂缝开裂速度;利用波速衰减所得到的损伤规律,正确反映混凝土内部裂缝发展的过程,该检测方法同样适用于疲劳、冻融等内部裂缝损伤检测。

单轴挤压应力作用下岩石中产生的裂隙的形状分布

根据P波速度数据可推测单轴应力状态下岩石样品中所产生裂隙的形状分布。施加于岩石样品的单轴压力达到一定应力范围,轴应力撤除后,测得样品中P波速作为静压力的函数。通过变换轴向应力的大小周期地反复进行上述过程。假设所产生的裂隙形状为球状,便可以速度数据反过来求得具不同纵横比的裂隙孔隙率的分布。对原始岩石样品来说,纵横比大的裂隙的孔隙率(厚裂隙)大于纵横比小的(薄裂隙)。当岩石样品受到较大的单轴挤压时,薄裂隙的孔隙率增加,厚裂隙的孔隙率减少。这种结果可能解释为:(1)大量剪切裂隙的出现;(2)由于轴向挤压应力的解除开口裂隙封闭;(3)未受力以前存在于原始岩石样品中的厚裂隙解体。

石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土的导电性能及机敏性能研究

利用石墨等材料作为导电相,采用注浆工艺,制成了石墨砂浆渗浇钢纤维混凝土材料(Graphite SlurryInfiltrated Fiber Concrete,简称GSIFCON)。通过GSIFCON材料的导电性能及其在单轴受压条件下的电阻率变化与自身内部损伤之间的机敏关系的研究。研究结果表明:GSIFCON材料具有良好的力学性能和导电性能,其电阻率变化与其内部损伤程度之间有着良好的敏感性关系。

基于X-射线CT方法的岩石小裂纹扩展过程分析

岩石的小裂纹起裂及扩展过程是岩石力学研究的一个关键问题。对软硬两种砂岩进行单轴加载试验,同时用高分辨率的螺旋CT扫描机进行实时扫描。通过对获得的CT图像的分析处理发现,CT差值图像中的方差值与小裂纹的扩展速率有密切的关系,建立CT差值图像中的方差值与应力关系曲线,可以直观地看出:1)岩石样品中小裂纹起裂门槛值:软砂岩样品小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的55%,小裂纹的扩展强度占整个强度的73%。硬砂岩小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的64.5%,小裂纹的疲劳强度占整个强度的79%;2)小裂纹的扩展规律,即:在加载的初期岩石中小裂纹的扩展速率缓慢增大,在小裂纹扩展的门槛值出现之前快速下降,小裂纹扩展的门槛值出现之后又快速增加,最后当裂纹长度达到一定值时与长裂纹扩展速率基本一致。

双势垒量子阱薄膜力电耦合特性实验

用分子束外延方法在(001)GaAs衬底上生长了AlAs/InGaAs双势垒量子阱薄膜结构.介绍了量子阱薄膜在(110)与(110)方向单轴压应力作用下的力电耦合实验,测试出量子阱薄膜在室温下随着外加压力变化的I-V曲线.测试结果表明:量子阱薄膜I-V曲线的共振峰在(110)方向单轴应力作用下向正偏压方向漂移,在(110)方向应力作用下向负偏压方向偏移,并分析了量子阱薄膜力电耦合效应的物理成因.该结果与基于量子阱力电耦合特性的介观压阻理论的研究结果相吻合.

Sheet metal hardening curve determined by laminated sample and its adaptability to sheet forming processes

The hardening curve for sheet metal can be determined from the load-displacement curve of tensile specimen with rectangular cross-section. Therefore,uniaxial compression test on cylinder specimen made from laminated sample is put forward. Considering the influence of anisotropy on hardening properties and the stress state in popular forming process,plane strain compression test on cubic specimen made from laminated sample was advanced. Results show that the deformation range of hardening curves obtained from the presented methods is wide,which meets the need for the application in sheet metal forming processes. In view of the characteristics of methods presented in the paper and the stress strain state of various forming processes,the adaptability of the two methods presented in this paper is given.

爆破对基础岩石影响检查方法的探索

利用岩石介质在单轴压力作用下,纵波传播速度随应力变化的特性,以及当介质受力达到屈服点后,纵波速度急速变化的关系,探索利用纵波波速变化值来确定基础岩石开挖时的破坏标准的方法。