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单轴循环加载下多孔弹性混合料孔隙结构演变 被引量:3
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作者 熊剑平 廖公云 +3 位作者 祁孔庆 谭华 方信 汪璨 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2299-2308,共10页
采用单轴循环加载试验和CT扫描图像分析方法,研究不同加载阶段多孔弹性混合料内部的孔隙结构(孔隙数量和空隙率)演变过程。研究结果表明:单轴循环加载导致试件总体高度减小,试件下部体积增大直至在试件高为10~60 mm区域内发生膨胀破坏... 采用单轴循环加载试验和CT扫描图像分析方法,研究不同加载阶段多孔弹性混合料内部的孔隙结构(孔隙数量和空隙率)演变过程。研究结果表明:单轴循环加载导致试件总体高度减小,试件下部体积增大直至在试件高为10~60 mm区域内发生膨胀破坏。多孔弹性混合料的累积变形经历变形初期、前期、中期和后期4个阶段。在变形初期和变形前期,直径[0.5,1]mm和直径[1,2]mm的孔隙数量减少,变形中期大孔隙开始相互连通,导致直径[2,5]mm的孔隙数量开始减少,变形后期的破坏集中在直径[0.5,1]mm和直径[1,2]mm的孔隙。整个变形期内试件高度在70 mm以下的区域空隙率逐渐增大,孔隙数量逐渐减小,而在试件高度在70 mm以上区域内孔隙结构变化不大。 展开更多
关键词 道路工程 空隙演变 单轴循环加载 CT扫描 图像分析 多孔弹性混合料 变形
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脆性岩石单轴循环加卸载试验及断裂损伤力学特性研究 被引量:103
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作者 周家文 杨兴国 +4 位作者 符文熹 徐进 李洪涛 周宏伟 刘建锋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1172-1183,共12页
以向家坝砂岩单轴循环加卸载室内力学试验结果为基础,结合岩石内部微裂纹的细观力学分析,对脆性岩石单轴循环加卸载的应力-应变曲线特征、峰值强度及断裂损伤力学特性等进行研究。给出一种根据应力-应变曲线计算损伤变量的方法,损伤变... 以向家坝砂岩单轴循环加卸载室内力学试验结果为基础,结合岩石内部微裂纹的细观力学分析,对脆性岩石单轴循环加卸载的应力-应变曲线特征、峰值强度及断裂损伤力学特性等进行研究。给出一种根据应力-应变曲线计算损伤变量的方法,损伤变量计算结果和声发射测试数据变化规律较为一致。试验结果表明,砂岩的循环加卸载强度要比单轴压缩强度要小很多,对于脆性岩石单轴循环加卸载的峰值强度来说,受到多种因素的影响。弹性常数计算结果表明,循环加卸载过程中泊松比逐渐增大,而弹性模量在第一次循环加卸载增大之后则缓慢减小。脆性岩石循环加卸载过程中,岩石损伤在逐渐累积,在微裂纹进入不稳定扩展阶段,岩石损伤会迅速增大,岩石宏观力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应。 展开更多
关键词 岩石力学 脆性岩石 单轴循环 室内试验 力学特性 声发射 断裂损伤力学
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循环加卸载过程中灰岩微细观损伤特征的试验研究 被引量:3
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作者 刘汉香 叶刁瑜 +1 位作者 别鹏飞 朱星 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期685-696,共12页
岩石的动力学性质是影响岩质边坡地震动力稳定性的关键内因。地震产生的循环往复作用会造成岩石损伤和破坏,劣化岩石性能,降低岩质边坡的稳定性。为了深入研究岩石在动力荷载下的损伤特征,以某岩质斜坡出露的二叠系灰岩为研究对象,联合... 岩石的动力学性质是影响岩质边坡地震动力稳定性的关键内因。地震产生的循环往复作用会造成岩石损伤和破坏,劣化岩石性能,降低岩质边坡的稳定性。为了深入研究岩石在动力荷载下的损伤特征,以某岩质斜坡出露的二叠系灰岩为研究对象,联合单轴循环加卸载试验和微细观试验,从微细观角度研究了岩样在循环加卸载过程中的损伤特征和损伤演化规律,分析了不同加载条件对微细观损伤的影响,开展了宏观和微细观参数的关联分析。研究结果表明:岩样内部的损伤是一个渐进性过程,在破坏前,随着应力幅值和循环周次的增加,表现为以小孔隙的生成、扩展和贯通为主,大孔隙的数量轻微增加且数量相对少得多;与变上限应力加载相比,变下限应力加载更有利于小孔隙的连通和大孔隙的形成,导致岩样内部微裂隙面积更大,在宏观上表现为平均弹性模量的降低;在变上限应力时,低应力幅值的循环荷载对岩石内部结构劣化效应比单轴压缩条件下的大,而高应力幅值的循环荷载反而可能对岩石内部孔隙有一定压密作用,导致孔隙度相对较小,劣化效应相对减弱;综合多种微细观损伤变量演化趋势,可判断岩样在循环加卸载下经历了一段裂纹稳定扩展的阶段,对应的上限应力和下限应力范围分别为(0.4~0.6)σ_(f)(σ_(f)为静态峰值强度)和(0.3~0.5)σ_(f)。研究成果有助于从微细观层次更好地理解岩石的动力学特性,为岩质斜坡在地震作用下的动力响应行为和灾害孕育及启动过程提供理论解释。 展开更多
关键词 灰岩 微细观损伤 单轴循环试验 核磁共振试验 电镜扫描试验
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深部冲击倾向煤岩循环加卸载的纵波波速与应力关系试验研究 被引量:30
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作者 巩思园 窦林名 +3 位作者 何江 贺虎 陆菜平 牟宗龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期41-47,共7页
研究了单轴循环加卸载条件下深部冲击倾向煤岩样应力与纵波波速的耦合关系,基于煤岩试样在弹性阶段纵波波速变化梯度大,塑性阶段波速变化趋于平缓的特征建立了应力与纵波波速之间的试验关系模型,并对模型参数进行了分析。研究表明:①由... 研究了单轴循环加卸载条件下深部冲击倾向煤岩样应力与纵波波速的耦合关系,基于煤岩试样在弹性阶段纵波波速变化梯度大,塑性阶段波速变化趋于平缓的特征建立了应力与纵波波速之间的试验关系模型,并对模型参数进行了分析。研究表明:①由于闭合的孔隙和裂隙又重新张开,颗粒之间的压实程度减弱,煤岩试样卸载过程中,随着应力的降低,波速也降低;②部分裂隙和孔隙在压密阶段发生永久闭合,造成应力降低后再无法张开,因此下一循环的开始纵波波速值要大于第一个循环开始时的波速值;③与实测值的相关系数计算结果表明,试验关系模型具有较高的拟合度,很好地体现了试样纵波波速变化对载荷的敏感程度。 展开更多
关键词 单轴循环 深部 冲击倾向 煤岩样 应力 纵波波速 试验关系模型
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循环载荷下含水砂岩裂纹演化与损伤特征试验研究 被引量:12
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作者 杨科 张寨男 +3 位作者 池小楼 吕鑫 魏祯 刘文杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1791-1802,共12页
基于矿井地下水库岩体频繁受到矿震、采动应力等循环荷载扰动这一工程背景,在实验室条件下开展了不同含水率砂岩单轴及循环加卸载试验,采用数字散斑技术,揭示了不同含水率砂岩裂纹扩展及破坏规律,基于电镜扫描微观分析,获得了循环载荷... 基于矿井地下水库岩体频繁受到矿震、采动应力等循环荷载扰动这一工程背景,在实验室条件下开展了不同含水率砂岩单轴及循环加卸载试验,采用数字散斑技术,揭示了不同含水率砂岩裂纹扩展及破坏规律,基于电镜扫描微观分析,获得了循环载荷下不同含水砂岩微观劣化机制。试验结果表明:单轴及循环加卸载条件下,随着含水率增大,砂岩峰值强度均逐渐降低。干燥砂岩峰值轴向应变经历初始变形、等速变形、加速变形和失稳破坏4个阶段,含水砂岩经历初始变形、等速变形和失稳破坏3个阶段;随着含水率的增大,对应阶段内峰值轴向应变逐渐减小。通过变形率分析法验证发现,水对砂岩的变形记忆特性并无影响。单轴循环加卸载条件下,砂岩的破坏模式由干燥时的张拉-劈裂破坏逐渐向拉-剪混合破坏过渡,至饱和状态时呈现单一的剪切破坏。电镜扫描结果表明,随含水率增大,破裂结构面逐渐由光滑结构、浑圆状结构、片状结构向完全破碎结构过渡。随着含水率增大,绝对损伤参数不断增大,从侧面反映水岩耦合损伤的正相关性;累计损伤参数累积速率更快,同一循环周次下,累计损伤参数也更大。 展开更多
关键词 单轴循环 含水砂岩 数字散斑 裂纹扩展 损伤特征
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岩石单轴压缩试验中能量演化分析方法 被引量:24
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作者 刘之喜 王伟 +1 位作者 罗吉安 缪广红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3131-3139,共9页
为了探究岩石单轴压缩试验过程中的能量演化规律,利用RMT-150b岩石力学测试系统采用相同的加载速率对白砂岩分别进行了单轴压缩试验、单轴分级加卸载试验。基于裂纹产生及扩展模型研究,假设疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦对弹性能无影响,... 为了探究岩石单轴压缩试验过程中的能量演化规律,利用RMT-150b岩石力学测试系统采用相同的加载速率对白砂岩分别进行了单轴压缩试验、单轴分级加卸载试验。基于裂纹产生及扩展模型研究,假设疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦对弹性能无影响,则可以认为单轴压缩中与单轴分级加卸载各卸载点荷载相等处,弹性能均相等。基于上述假设对单轴压缩过程中弹性能、耗散能、弹性能占总能量比例、耗散能占总能量比例、弹性能与耗散能比值等进行分析。通过利用红砂岩单轴循环加卸载中弹性能的演化规律验证了这一假设的正确性。研究结果表明:①通过对单轴压缩试验过程中能量演化规律分析发现塑性耗散能、弹性能、滞回效应耗散能存在于岩石单轴压缩的各个阶段。②部分滞回效应能可以储存在岩石内部并且随着荷载增大呈线性增长。③弹性能与塑性能的增长速率都随着荷载增大而增大,通过对弹性能与耗散能比值分析,得出了不同荷载范围内岩石的弹性能与耗散能增长速率的比较,并且在岩石强度的80%左右处弹性能与耗散能比值达到最大,与弹性能量指数相等,说明该分析方法对岩石能量演化趋势的分析具有一定的合理性。④通过红砂岩单轴循环加卸载试验分析发现,疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦会产生塑性变形导致岩石加卸载曲线逐渐右移,且对弹性能无影响。⑤根据单轴分级加卸载各卸载点弹性能分析单轴压缩试验过程中能量演化规律,并使用单轴循环加卸载试验的弹性能演化规律进行验证,说明了分析方法的正确性。 展开更多
关键词 能量演化 单轴压缩试验 单轴分级 单轴循环 弹性能量指数
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不饱和聚酯树脂的单轴应变循环特性和棘轮行为实验研究 被引量:4
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作者 徐伟 康国政 +2 位作者 刘宇杰 王艳锋 陈茁玮 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期211-216,共6页
在室温下,对不饱和聚酯树脂进行了单轴应变控制和应力控制的循环实验研究。讨论了应变幅值对该树脂应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力、应力率、峰值保持时间对其棘轮行为的影响。结果表明:不饱和聚酯树脂在室温下基本上是循环... 在室温下,对不饱和聚酯树脂进行了单轴应变控制和应力控制的循环实验研究。讨论了应变幅值对该树脂应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力、应力率、峰值保持时间对其棘轮行为的影响。结果表明:不饱和聚酯树脂在室温下基本上是循环稳定材料,即响应应力幅值在应变循环中基本上不随循环周次而发生变化;在非对称应力循环下,其棘轮行为不仅受平均应力、应力幅值的影响,还受应力率和峰值保持时间的影响,体现出明显的时间相关性。 展开更多
关键词 不饱和聚酯树脂 单轴循环加载 循环稳定 棘轮行为 蠕变
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断续双裂隙砂岩的强度与起裂、贯通模式 被引量:6
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作者 庄贤鹏 王述红 +1 位作者 王凯毅 王子和 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第20期122-127,共6页
对含预制裂隙砂岩试样进行单轴循环加卸载试验,研究循环荷载作用下含预制裂隙砂岩的力学特性与岩桥贯通机理。试验结果表明:单轴循环加卸载作用下,砂岩试样峰值强度与弹性模量呈现出显著的强化现象;与完整砂岩试样对比,含预制裂隙红砂... 对含预制裂隙砂岩试样进行单轴循环加卸载试验,研究循环荷载作用下含预制裂隙砂岩的力学特性与岩桥贯通机理。试验结果表明:单轴循环加卸载作用下,砂岩试样峰值强度与弹性模量呈现出显著的强化现象;与完整砂岩试样对比,含预制裂隙红砂岩试件力学性能表现出明显的降低趋势,且与裂隙几何参数密切相关;试样峰值强度随着岩桥倾角增大呈现出先降低后增加的“V”形波动趋势,而随着裂隙倾角增大,试样峰值强度则表现出了与岩桥倾角相反的增减变化趋势;利用摄像机全程记录了试样裂纹的扩展,揭示了岩桥贯通机理与裂隙几何参数之间的关系。 展开更多
关键词 砂岩 单轴循环 裂隙几何参数 力学特性 起裂应力 岩桥贯通
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Static compressive properties and damage constitutive model of rubber cement mortar with dry-and wet-curing conditions 被引量:1
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作者 YANG Rong-zhou XU Ying +1 位作者 CHEN Pei-yuan GONG Jiu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第7期2158-2178,共21页
To investigate the static compressive properties and mechanical damage evolution of rubber cement-based materials(RCBMs) with dry-and wet-curing conditions, uniaxial compression and cyclic loading-unloading tests were... To investigate the static compressive properties and mechanical damage evolution of rubber cement-based materials(RCBMs) with dry-and wet-curing conditions, uniaxial compression and cyclic loading-unloading tests were carried out on rubber cement mortar(RCM). The mechanical properties of the uniaxial compression specimens cured at 95%(wet-curing) and 50%(dry-curing) relative humidities and cyclic loading-unloading specimens cured at wet-curing were analyzed. Under uniaxial compression, the peak stress loss ratio is higher for dry-curing than for wet-curing. The peak strain decreases with the increase of rubber content, and the peak strain increases with the decrease of curing humidity. Under cyclic loading-unloading, the variation trends of residual strain differences of the normal cement mortar and RCM at each cyclic level with the number of cycles are basically the same, but the failure modes are different. The analysis of the internal mesostructure by a scanning electron microscope(SEM) shows that initial damage is further enhanced by reducing curing humidity and adding rubber aggregate. The damage constitutive model based on strain equivalence principle and statistical theories was used to describe the uniaxial compression characteristics of RCM, and the law of mechanical damage evolution was predicted. 展开更多
关键词 curing humidity rubber cement mortar uniaxial compression cyclic loading-unloading mesoscopic damage constitutive model
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聚碳酸酯的单轴棘轮行为研究
10
作者 黄婧依 谷军杰 +2 位作者 张建伟 蒋晗 康国政 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期204-209,218,共7页
在常温常湿下,对聚碳酸酯(PC)材料进行了一系列单轴应变循环和非对称应力循环实验。讨论了PC材料在不同加载水平、加载历史、应力率和峰值保持时间下的循环变形特征。结果表明:PC材料在应变循环过程中体现出了一定程度的循环软化特性,... 在常温常湿下,对聚碳酸酯(PC)材料进行了一系列单轴应变循环和非对称应力循环实验。讨论了PC材料在不同加载水平、加载历史、应力率和峰值保持时间下的循环变形特征。结果表明:PC材料在应变循环过程中体现出了一定程度的循环软化特性,其响应应力幅值在应变循环中随着循环周次的增加而下降,但不是很明显;PC材料在非对称应力循环加载过程中产生明显的棘轮行为,棘轮应变随着平均应力和应力幅值的增加而增加,并且平均应力的影响大于应力幅值的影响;加载历史对于棘轮变形行为的影响较为明显,但对应变循环特性影响不大;PC材料的棘轮变形随着应力率的减小和峰值保持时间的增加而增加,体现明显的时相关性。 展开更多
关键词 聚碳酸酯 单轴循环加载 棘轮行为 历史 时相关
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基于能量考虑危害性与可能性的岩爆评价指标
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作者 李鲒 傅鹤林 +1 位作者 李国良 陈敬军 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期126-133,共8页
针对现有岩爆评价指标未能全面反映岩爆特征的问题,以冈底斯造山带花岗岩为研究对象,进行了不同速率条件下的单轴循环加卸载试验,揭示了岩石在加卸载过程中的响应机理及能量分配和演化,进而建立了弹性能演化的显示表达,基于该表达提出... 针对现有岩爆评价指标未能全面反映岩爆特征的问题,以冈底斯造山带花岗岩为研究对象,进行了不同速率条件下的单轴循环加卸载试验,揭示了岩石在加卸载过程中的响应机理及能量分配和演化,进而建立了弹性能演化的显示表达,基于该表达提出了能同时反映危害性和可能性的岩爆危险性评价指标,利用最小损失函数法确定了相应判据.结果表明:在整个加载过程中,弹性能U^(e)变化和总输入能U^(o)的变化规律一致,Ue/U^(o)的演化可以用指数函数表示,且在压密阶段之后U^(e)为主要的能量占比;将弹性能同最大主应力与单轴抗压强度(UCS)比值的乘积作为岩爆危险性评价指标,应用于隧道岩爆等级评估,并与实际岩爆情况进行对比,证明了其合理性. 展开更多
关键词 岩爆评价 单轴循环 变形机理 能量演化 最小损失函数法
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