迁安石英岩脆延性转变特征及定量判据

本文在0—700MPa围压、室温800℃温度条件下,对一组迁安石英岩变形破坏实验研究,提出了不同条件下地壳岩石两种可能的脆延性转变机制,并阐明了脆延性转变中岩石力学性质、强度特性和失稳型式的变化。文章指出,岩石脆延性转变的实质是岩石破裂前各种机制产生的非弹性变形组分迅速增加,造成破裂贯通点偏离线性变形段,使岩石表现出延性行为。因此,依据破裂贯通点偏离线弹性变形段的程度,就可以定量判别岩石的变形性质,确定岩石脆延性转变的条件。

微波辐照下花岗岩的损伤与能量演化规律研究

通过控制不同微波预处理工艺参数,基于能量守恒定律,对微波预处理后的花岗岩进行单轴压缩试验研究,分析了花岗岩破坏过程中总应变能、弹性能、耗散能的演化规律。研究结果表明:在微波功率相同的情况下,随着微波辐照时间的增加,试样的纵波波速和抗压强度均呈下降趋势。根据变形破坏中花岗岩的各能量占比及能量演化曲线的变化规律,可将微波辐照下的花岗岩演化过程划分为耗散能初始增长阶段、耗散能稳定增长阶段、耗散能平稳发展阶段、峰前加速耗能阶段和耗散能急剧上升阶段。花岗岩能量演化过程随微波辐照时间的增加呈现出一定的规律性,其第Ⅰ阶段占比随着微波辐照时间的增加逐渐增大。微波辐照时间为600 s时,耗散能占比由未经微波辐照时的17.53%增加至27.07%,基于能量的脆性指数由0.82下降至0.73,岩石的吸能能力和储能极限均有所降低,岩石塑性增强,表明微波有助于岩石从脆性到脆延性的转变。

加载速率对煤系泥岩脆-延性转变影响的试验研究

加载速率会造成岩石材料破坏形态的改变,材料破坏过程中存在脆延性转变的临界速率。为了探讨不同加载速率作用下泥岩的脆延性转化特性,以煤系岩层中泥岩为研究对象,采用MTS810电液伺服材料力学试验系统、FEI Quanta TM250扫描电镜,进行了力学试验和扫描电镜试验,分析了加载速率对泥岩屈服应变、峰值应变、延性系数和应力-应变关系的影响。试验结果表明:随着加载速率的升高,泥岩的屈服应变整体上呈现逐渐上升的趋势;加载速率在0.03 mm/s时泥岩的延性系数增加,岩样破坏体现了一定的延性特征;煤系泥岩在0.03 mm/s的加载速率作用下,其宏观断裂为椎裂和剪切滑移破裂的混合破裂,微观断口形貌既有解理台阶,又有沿晶裂纹和穿晶裂纹,同时存在剪切滑移带,破坏方式趋向于延性,脆性降低。研究结果可为岩土工程问题提供重要依据。

不同微波作用模式下深部巷道砂岩的破坏行为和能量演化特征

有效破碎硬岩和预防并控制岩爆灾害是深部高地应力区施工的两个关键问题,也是确保深部工程安全高效施工的两条最重要的途径。本文以微波作用下坚硬砂岩的致裂弱化为出发点,以单次微波辐照处理的持续时间为变量,同时结合力学测试和声发射监测方法,论证了微波作用对防治岩爆灾害的可能性。结果表明,在微波作用下,坚硬砂岩的裂纹损伤应力占比从77%下降到62%;耗散能占比从6%增加到20%,基于能量的脆性指数从0.94下降到0.72;声发射监测结果表明,经微波作用后,砂岩的平静期从总时间的56.2%和59.6%大幅缩短至11.5%和8.6%。在本试验中,1 kW微波作用时长的阈值为2 min,超过该阈值时,岩石就会受到不可逆损伤。本研究可为深部高地应力区高效、安全破岩提供必要的理论支持和技术指导。

Failure behavior and criteria of metallic glasses

Metallic glasses(MGs)constitute an emerging class of advanced structural materials due to their excellent mechanical properties.However,brittle failure at room temperature and the resultant complicated fracture behavior greatly limit their wide engineering applications.Over the past decades,the deformation and fracture in ductile or brittle mode referring to material compositions,load conditions,sample size,etc.,have been widely studied,and significant progress has been made in understanding the failure behavior of MGs.Micromechanisms of fracture have been revealed involving shear banding,cavitation and the nature of the crack tip field.The ductile-to-brittle transition and inherent governing parameters have been found.To well describe and predict the failure behavior of MGs,failure criteria for ductile and brittle MGs have been established empirically or based on atomic interactions.In this paper,we provide a detailed review of the above advances and identify outstanding issues in the failure of MGs that need to be further clarified.