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页岩宏观破裂模式与微观破裂机理 被引量:40
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作者 钟建华 刘圣鑫 +5 位作者 马寅生 尹成明 刘成林 李宗星 刘选 李勇 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期242-250,共9页
通过对页岩组构特征、力学特征、裂纹和断口微观形貌特征的研究,揭示了页岩宏观破裂的微观机制、控制因素及其破裂模式。研究表明,页岩的宏观破裂受到组构特征、取心方向、围压等多种因素的影响,由页岩内部发育的孔隙和微裂隙扩展、合... 通过对页岩组构特征、力学特征、裂纹和断口微观形貌特征的研究,揭示了页岩宏观破裂的微观机制、控制因素及其破裂模式。研究表明,页岩的宏观破裂受到组构特征、取心方向、围压等多种因素的影响,由页岩内部发育的孔隙和微裂隙扩展、合并、贯通而形成。宏观破裂模式包括剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,微观上,微裂隙破裂主要包括剪切滑移型(Ⅱ型)、拉张型(Ⅰ型)两种类型。本质上,页岩的剪切破裂和滑移破裂都是由于微裂隙的剪切滑移破裂引起的,只因受页岩结构的影响表现出不同的破裂模式;拉张型破裂是由于微裂隙的张性扩展引起的。另外,宏观破裂过程中,微裂隙的剪切和拉张两种破裂共存,但对宏观破裂贡献大小不同。最后建立了页岩的破裂模式,即剪切型破裂、拉张型破裂和滑移型破裂,并从微观上解释了宏观破裂的微观机理。 展开更多
关键词 页岩 宏观破裂模式 微观破裂机理 微裂隙 剪切破裂 拉张破裂
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千枚岩岩石微观破裂机理与断裂特征研究 被引量:37
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作者 郑达 巨能攀 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期317-322,共6页
岩石的宏观断裂与其内部微结构和微缺陷紧密相关,建立岩石微观破裂机理和宏观断裂之间更直观的联系是当今断裂力学的难题之一。本文以金沙江上游泥盆系中统中段的绢云母千枚岩与硅质板状千枚岩为研究对象,利用扫描电镜与力学试验等多种... 岩石的宏观断裂与其内部微结构和微缺陷紧密相关,建立岩石微观破裂机理和宏观断裂之间更直观的联系是当今断裂力学的难题之一。本文以金沙江上游泥盆系中统中段的绢云母千枚岩与硅质板状千枚岩为研究对象,利用扫描电镜与力学试验等多种测试手段,通过对2种千枚岩岩石断口的微观形貌特征的研究,揭示了千枚岩岩石微观破裂形式、破裂机理与其矿物组成之间的联系。指出绢云母千枚岩岩石以沿晶面擦花的微观破裂形式为主,是典型的微观脆性剪断,而硅质板状千枚岩岩石既有沿晶断裂的拉断破裂,又存在切晶擦花的剪切微破裂形式,是属于拉、剪破裂并存的微观破裂机制。进一步结合岩石断裂的力学特征,分析千枚岩微观破裂与宏观断裂之间的联系。结果显示:千枚岩岩石在外力作用下的断裂形式与其微观破裂形式是可对应的。这一结论为建立起岩石微观破坏机制和宏观断裂特征的桥梁提供了依据,具有一定的理论意义。 展开更多
关键词 千枚岩 微观破裂 矿物成分 宏观断裂
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抗爆缓冲材料动态力学特性及微观破裂分析 被引量:2
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作者 吕祥锋 潘一山 肖晓春 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A01期2821-2828,共8页
采用准静态、落锤冲击和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验研究方法,借助电镜扫描(SEM)手段,对泡沫Al、Al-Si12基、Al-Si6基、泡沫Mg及Al–纤维和Al–稀土闭孔泡沫材料进行吸能特性试验研究,并讨论其微观破坏特征。准静态试验结果表明,基体... 采用准静态、落锤冲击和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验研究方法,借助电镜扫描(SEM)手段,对泡沫Al、Al-Si12基、Al-Si6基、泡沫Mg及Al–纤维和Al–稀土闭孔泡沫材料进行吸能特性试验研究,并讨论其微观破坏特征。准静态试验结果表明,基体材料不同,应力–应变曲线和吸能性能关系差异较大,抗压强度值最大为5 MPa左右。落锤冲击应力–应变和吸能特性试验结果说明,冲击载荷作用下材料抗压强度提高较大,最高可达15 MPa,吸能值最大达29 J。SHPB试验结果得出缓冲吸能性能良好的泡沫材料参数以密度为0.35~0.70 g/cm3,孔隙度为65%~87%,孔径为1.0~4.0 mm为宜。静态与冲击试验微观破坏结果均说明泡沫Al材料具有明显的撕裂痕迹,表现出韧性断裂特征。与准静态试验结果相比,冲击速度增大后,材料强度和吸能性能得到更好发挥,泡沫Al材料吸能值最大,变形空间较大,更适合用于防冲吸能支护材料。相似模拟试验结果表明,锚杆支护、U型钢支护巷道都存在不同程度的冲击变形或破坏,防冲支护巷道发生冲击后整体性较好。 展开更多
关键词 采矿工程 闭孔泡沫金属材料 动态力学特性 吸能性能 微观破裂形貌 防冲支护
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不同围压条件下千枚岩宏观破坏与微观破裂特征分析 被引量:2
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作者 蔡国军 赵大安 +3 位作者 冯伟强 程宇航 贾俊 仲闯 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第6期45-50,共6页
通过选取陕西省汉中市阴湾沟滑坡的千枚岩进行不同围压条件下的岩石三轴压缩试验和电镜扫描试验,分别从宏观和微观角度研究该处千枚岩的变形破坏机制,并分析岩石宏观破坏与微观破裂之间的相关性。研究结果表明:在低围压条件下,千枚岩宏... 通过选取陕西省汉中市阴湾沟滑坡的千枚岩进行不同围压条件下的岩石三轴压缩试验和电镜扫描试验,分别从宏观和微观角度研究该处千枚岩的变形破坏机制,并分析岩石宏观破坏与微观破裂之间的相关性。研究结果表明:在低围压条件下,千枚岩宏观破坏模式为拉张破坏和剪切破坏的复合型,当围压升高,千枚岩宏观破坏模式变成沿结构面滑动的剪切破坏;在零围压的条件下,千枚岩微观破裂断面较为平整,随着围压升高,千枚岩试样沿层面发生剪切破裂;在外力作用下千枚岩易发生剪切破坏,与其平坦面的断面形态和沿层面破裂的微观破裂模式是密切相关的,说明千枚岩的宏观破坏与微观破裂之间存在一定联系。 展开更多
关键词 千枚岩 岩石三轴压缩试验 电镜扫描试验 宏观破坏 微观破裂
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岩石全应力应变微观破裂模型 被引量:1
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作者 覃仁辉 孔思丽 《贵州工学院学报》 1996年第5期95-100,共6页
根据岩石的破裂机理,本文提出了在单轴压力下的全应力应变关系的微观破裂模型。该模型是以三种变系数K(ε,x)、R(x)、B(x)分别所对应的弹簧元件、滑动元件及断裂元件为模型的基本元件组成单位块体模型。模型模拟变形和累... 根据岩石的破裂机理,本文提出了在单轴压力下的全应力应变关系的微观破裂模型。该模型是以三种变系数K(ε,x)、R(x)、B(x)分别所对应的弹簧元件、滑动元件及断裂元件为模型的基本元件组成单位块体模型。模型模拟变形和累进破裂中的应力应交关系。 展开更多
关键词 岩石 全应力应变 微观破裂模型 破裂机理
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水煤浆流变性和表面张力对其微观破裂的影响
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作者 赵曼 许治嘉 +3 位作者 赵辉 许建良 李伟锋 刘海峰 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期715-722,共8页
以神华煤和华电煤为原料制备了质量分数为58%~62%的水煤浆,使用旋转流变仪、静/动态表面张力仪、高速摄像机和图像处理软件等研究了水煤浆理化参数对其微观破裂过程的影响。水煤浆属于剪切变稀的非牛顿流体,采用Herschel-Bulkley模型建... 以神华煤和华电煤为原料制备了质量分数为58%~62%的水煤浆,使用旋转流变仪、静/动态表面张力仪、高速摄像机和图像处理软件等研究了水煤浆理化参数对其微观破裂过程的影响。水煤浆属于剪切变稀的非牛顿流体,采用Herschel-Bulkley模型建立了水煤浆流变关系式;与静态表面张力不同,水煤浆的动态表面张力随着特征气泡时间的增加先减小后增加,表面张力最小值出现在200 ms附近;获得了基于水煤浆流变性和动态表面张力函数的水煤浆微观破裂特征直径与时间的关系式。 展开更多
关键词 水煤浆 微观破裂 表面张力 黏度 流变性
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岩石水力压裂微观破裂机制 被引量:6
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作者 杜书恒 赵晔 +1 位作者 庞姗 师永民 《天然气地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2237-2245,共9页
基于岩石水力压裂微观破裂机制尚未被厘清的实际,以线弹性破裂理论为基础,以网格化定量模拟为手段,通过构建储层微观结构简化模型,对水力压裂缝延伸的微观过程开展模拟。依据模拟结果,对微观破裂次序、位置展开深入剖析,提出水力压裂的... 基于岩石水力压裂微观破裂机制尚未被厘清的实际,以线弹性破裂理论为基础,以网格化定量模拟为手段,通过构建储层微观结构简化模型,对水力压裂缝延伸的微观过程开展模拟。依据模拟结果,对微观破裂次序、位置展开深入剖析,提出水力压裂的两种微观破裂模式,分别为沿孔喉突破的"结构破裂"和沿晶体薄弱面延伸的"本体破裂"。其中,"结构破裂"为主要破裂方式,"本体破裂"有利于增加新的渗流通道,对于提高采收率意义重大。 展开更多
关键词 孔喉结构 水力压裂 微观破裂 破裂模式
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辉长岩微观破坏特征与破裂机制研究
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作者 黄兴建 徐光华 +2 位作者 王云江 沈忠 成晓炜 《四川建材》 2018年第10期75-77,共3页
本文以粗粒辉长岩为研究对象,对其在单轴、常规三轴、三轴循环荷载试验下的破坏断口进行扫描电镜(SEM)试验,分析了岩石在不同应力状态下微观破坏形貌、破坏形式及破裂机制。试验结果表明在单轴、常规三轴情况下辉长岩微观破坏主要以穿... 本文以粗粒辉长岩为研究对象,对其在单轴、常规三轴、三轴循环荷载试验下的破坏断口进行扫描电镜(SEM)试验,分析了岩石在不同应力状态下微观破坏形貌、破坏形式及破裂机制。试验结果表明在单轴、常规三轴情况下辉长岩微观破坏主要以穿晶断裂和沿晶面擦花的拉、剪破裂并存微观破裂机制;三轴循环荷载情况下微观破坏形貌以平坦面花样和长形微坑花样为主,为沿晶面擦花的剪断微观破坏机制。通过分析岩石微观破裂与宏观断裂之间的联系,证明了不同应力状态下微观破裂形式与宏观断裂形式具有很好的对应关系。该结论为岩石微观破裂机制与宏观断裂特征之间的联系研究提供了可靠的试验依据,具有一定的理论价值。 展开更多
关键词 辉长岩 破坏断口 微观破裂 宏观断裂
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花岗岩板渐进破坏过程的微观研究 被引量:37
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作者 李炼 徐钺 +3 位作者 李启光 谭国焕 李廷芥 葛修润 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期940-947,共8页
研究了花岗岩板在单轴压缩应力状态下的微观破坏过程。试验主要采用了液压加载台、光学显微镜、同步录象系统以及二次复型技术等。研究发现,花岗岩的开裂是局部发生的,并首先开始于石英颗粒的边界,而这些边界多数位于近轴向。轴向裂纹... 研究了花岗岩板在单轴压缩应力状态下的微观破坏过程。试验主要采用了液压加载台、光学显微镜、同步录象系统以及二次复型技术等。研究发现,花岗岩的开裂是局部发生的,并首先开始于石英颗粒的边界,而这些边界多数位于近轴向。轴向裂纹的发生和发展最终导致样品的劈裂破坏。不同的矿物颗粒表现出各自特有的、与其微观结构密切相关的破坏行为。石英在花岗岩的破坏过程中起着极其重要的作用。表面裂纹的分形维数随破坏的发展而持续增加直到样品突然失稳。 展开更多
关键词 微观破裂 破坏过程 分形维数 矿物颗粒 花岗岩板
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岩石蠕变破坏实验曲线的微观阶段特征研究 被引量:5
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作者 刘传孝 黄东辰 +2 位作者 王龙 刘志浩 张秀丽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期219-223,共5页
通过提高岩石蠕变实验时的数据采集密度来捕捉岩石破裂的微观信息,进行了泥岩三轴蠕变实验微观破裂时间点的界定与分析。研究得到了泥岩三轴蠕变过程4分区特征:Ⅰ区斜率较大,蠕应变振动幅度较低;Ⅱ区斜率中等,蠕应变振动幅度较高;Ⅲ区... 通过提高岩石蠕变实验时的数据采集密度来捕捉岩石破裂的微观信息,进行了泥岩三轴蠕变实验微观破裂时间点的界定与分析。研究得到了泥岩三轴蠕变过程4分区特征:Ⅰ区斜率较大,蠕应变振动幅度较低;Ⅱ区斜率中等,蠕应变振动幅度较高;Ⅲ区斜率近乎为0,蠕应变振动幅度高;Ⅳ区的斜率由较大迅速增加至最大,蠕应变振动幅度渐进缩小至最低。发现各亚阶段蠕变率平均值与蠕变时间之间呈"降低—稳定—0—渐进增长—急速上升"规律。得到了泥岩三轴蠕变过程的区段间特征:一定的应变速率有利于岩石应变演化的相对平衡;应变速率为0的亚阶段轴向应变振幅渐进放大,岩石破裂是能量单调积累的结果;蠕变初期和加速蠕变末期的岩石变形模式比较简单。通过蠕变曲线4分区与传统蠕变3阶段的微破裂特征辨析,得到微观尺度下岩石加速蠕变阶段的多样性和稳态蠕变阶段的复杂性特点。 展开更多
关键词 蠕变实验 微观破裂 阶段特征 相关系数
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含水泥砂岩声发射阶段特征与损伤演化研究
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作者 宋浩然 李守宇 +2 位作者 张庆文 郭永发 许国全 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期72-81,共10页
岩石内部的损伤会在水作用下产生劣化,掌握岩石的失稳破坏状态对富水隧洞围岩稳定性的判别具有重要意义。本文以不同含水状态下的泥质粉砂岩为试验对象,结合声发射设备开展非线性对径加载劈裂试验。研究表明:(1)在岩石破坏的5个阶段中b... 岩石内部的损伤会在水作用下产生劣化,掌握岩石的失稳破坏状态对富水隧洞围岩稳定性的判别具有重要意义。本文以不同含水状态下的泥质粉砂岩为试验对象,结合声发射设备开展非线性对径加载劈裂试验。研究表明:(1)在岩石破坏的5个阶段中b值、S值的演化趋势有明显的阶段特征;(2)不同含水状态的岩样在不同阶段的声发射演化特征存在一定差异,在含水率高于1.0458%后,岩样劣化明显;(3)b值突然攀升、S值突发性跃迁可视作粉砂岩失稳破坏的前兆特征;(4)基于连续损伤介质力学,得出了两种含水状态岩样的本构,并以实验曲线验证了理论曲线的合理性。以上岩样的声发射阶段特征及损伤演化规律可为隧洞涌水情况下岩体稳定性监测提供参考。 展开更多
关键词 泥质粉砂岩 声发射 微观破裂机制 水岩作用 损伤本构模型
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不同加载速率下的矿岩劈裂破坏特性试验研究 被引量:1
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作者 金爱兵 朱东风 +2 位作者 孙浩 陈帅军 姚宝顺 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期269-279,共11页
为研究不同加载速率对矿岩劈裂破坏特性的影响,基于数字图像相关(DIC)技术开展矿岩巴西劈裂试验,从抗拉强度、能量演化和水平应变分布等方面分析铁矿石及其围岩在不同加载速率下的劈裂破坏特性。研究结果表明:1)矿岩抗拉强度均随加载速... 为研究不同加载速率对矿岩劈裂破坏特性的影响,基于数字图像相关(DIC)技术开展矿岩巴西劈裂试验,从抗拉强度、能量演化和水平应变分布等方面分析铁矿石及其围岩在不同加载速率下的劈裂破坏特性。研究结果表明:1)矿岩抗拉强度均随加载速率的增加而增大,其中,围岩抗拉强度随加载速率增大而呈线性增大,而铁矿石抗拉强度先急剧增加后缓慢增加,与加载速率呈幂函数关系。2)随着加载速率增加,矿岩内部总能量和弹性应变能均增大,耗散能则呈下降趋势。加载速率增大后的铁矿石弹性能相比于围岩提升25.78%,岩爆危险性高,合理减缓开采进度可确保矿产开采安全。3)铁矿石和围岩的水平应变随加载速率变化的规律相似,即当加载速率为0.02 kN/s时,铁矿石和围岩应变带从中部向两端延伸,而在高加载速率下,铁矿石和围岩的应变带由两端向圆盘中部汇合;4)不同加载速率变化对矿岩破裂结果的影响不同,当加载速率较低时(0.02 kN/s),矿岩表面水平应变均呈现正态分布,而当加载速率增加后,矿岩端部水平应变突出,且铁矿石相比于围岩更早产生由加载速率变化引起的端部应变集中倾向。 展开更多
关键词 矿岩 加载速率 抗拉强度 微观破裂 能量演化 数字图像相关(DIC)技术
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变加载方式灰岩蠕变试验研究 被引量:5
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作者 李俊 林锋 +1 位作者 孟陆波 张洪 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第28期67-71,77,共6页
打破单轴压缩蠕变试验传统的加载方式,改变加载速率和荷载增量法进行单试件逐级增量加载。瞬时加载阶段的轴向应变有如下特征:第一阶段各级的轴向应变速率随荷载级别的增加而降低,且大于第二阶段和过渡阶段所有级别的轴向应变速率。岩... 打破单轴压缩蠕变试验传统的加载方式,改变加载速率和荷载增量法进行单试件逐级增量加载。瞬时加载阶段的轴向应变有如下特征:第一阶段各级的轴向应变速率随荷载级别的增加而降低,且大于第二阶段和过渡阶段所有级别的轴向应变速率。岩石在整个蠕变试验过程中,瞬时应变以硬化机制占主导地位,蠕变应变时颗粒进行受力调整,且加载速率与受力调整时间呈负相关。基于经典的Nishihara模型,参考前人研究成果,建立了能同时体现瞬时蠕变、稳态蠕变和与损伤演化过程有关的加速蠕变三阶段的蠕变本构模型。 展开更多
关键词 加载方式 瞬时应变 微观破裂 蠕变模型
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SCANNING OF ESSENTIAL MINERALS IN GRANITE ELECTRON MICROSCOPE STUDY ON THE MICROFRACTURE BEHAVIOR 被引量:7
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作者 MoustafaElOmella TANGChun-an ZHANGZhe 《地质与资源》 CAS 2004年第3期129-136,共8页
Granitic samples from Zhejiang Province, Southeast of China, were tested in a uniaxial condition to failure at constant confining pressure. It is found from careful Scanning Electron Microscope (SEM) observations that... Granitic samples from Zhejiang Province, Southeast of China, were tested in a uniaxial condition to failure at constant confining pressure. It is found from careful Scanning Electron Microscope (SEM) observations that fractures form the intersection or coalescence of microcavities. Granite consists of three major minerals, Quartz, feldspar (K-feldspar & Plagioclase) and biotite. The cracks in various minerals of the specimen develop differently; this obvious difference in crack patterns is believed to result from the nature of their microstructures. Careful observation shows that quartz display brittle and isotropic crack while feldspar and biotite exhibit anisotropic cracks and the separating of their cleavage planes (cleavage cracks) is the one of the major failure forms of biotite and feldspar. From the tectonic point of view, the granite has been strongly deformed and hydrothermally altered; such hydrothermal fluids may be keep the system open for fluid movement to cause alteration metasomatism of granite. 展开更多
关键词 电子扫描显微镜 微观结构破裂 花岗岩 物理性质
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