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Energy consumption in rock fragmentation at intermediate strain rate 被引量:15
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作者 洪亮 周子龙 +2 位作者 尹土兵 廖国燕 叶洲元 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第4期677-682,共6页
In order to determine the relationship among energy consumption of rock and its fragmentation, dynamic strength and strain rate, granite, sandstone and limestone specimens were chosen and tested on large-diameter spli... In order to determine the relationship among energy consumption of rock and its fragmentation, dynamic strength and strain rate, granite, sandstone and limestone specimens were chosen and tested on large-diameter split Hopkinson pressure bar (SHPB) equipment with half-sine waveform loading at the strain rates ranging from 40 to 150 s- 1. With recorded signals, the energy consumption, strain rate and dynamic strength were analyzed. And the fragmentation behaviors of specimens were investigated. The experimental results show that the energy consumption density of rock increases linearly with the total incident energy. The energy consumption density is of an exponent relationship with the average size of rock fragments. The higher the energy consumption density, the more serious the fragmentation, and the better the gradation of fragments. The energy consumption density takes a good logarithm relationship with the dynamic strength of rock. The dynamic strength of rock increases with the increase of strain rate, indicating higher strain rate sensitivity. 展开更多
关键词 应变率敏感性 能源消耗 分离式HOPKINSON压杆 破岩 SHPB装置 能量密度 应变速率 动强度
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单轴压缩试验法向临界阻尼比对岩石宏观参数的影响研究
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作者 董海峰 邬昊辰 孙淼军 《水力发电》 CAS 2024年第3期39-43,共5页
为研究法向临界阻尼比对岩石的宏观参数的影响,基于单轴压缩试验,采用PFC^(2D)数值模拟软件,通过前期标定,完成试样模型的建立,并通过改变法向临界阻尼比,研究其对峰值强度、弹性模量、泊松比、试样能量损耗的影响,同时观察试样破坏形... 为研究法向临界阻尼比对岩石的宏观参数的影响,基于单轴压缩试验,采用PFC^(2D)数值模拟软件,通过前期标定,完成试样模型的建立,并通过改变法向临界阻尼比,研究其对峰值强度、弹性模量、泊松比、试样能量损耗的影响,同时观察试样破坏形态的改变。结果表明,法向临界阻尼比对峰值强度、泊松比影响较大,对弹性模量影响较小,随着法向临界阻尼比的增大,试样的能量损耗和破坏形态都有先减少后增大的趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 宏观参数 能量场 单轴压缩试验 法向临界阻尼比 影响
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层状盐岩力学特性研究进展 被引量:80
3
作者 杨春和 李银平 +2 位作者 屈丹安 陈锋 尹雪英 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期484-494,共11页
盐岩具有孔隙度低,渗透率小,损伤自恢复和塑性变形能力大等特性.本文着眼于深部盐岩能源地下储备,在简要介绍国内外盐岩力学特性研究现状基础上,着重综述了近期关于层状沉积型盐岩工程力学特性研究的进展.层状盐岩压缩试验表明泥质硬石... 盐岩具有孔隙度低,渗透率小,损伤自恢复和塑性变形能力大等特性.本文着眼于深部盐岩能源地下储备,在简要介绍国内外盐岩力学特性研究现状基础上,着重综述了近期关于层状沉积型盐岩工程力学特性研究的进展.层状盐岩压缩试验表明泥质硬石膏夹层对盐岩体的变形和破坏特性有明显的影响,揭示了复合岩体的变形和破坏机制;层状盐岩流变试验表明层状盐岩的蠕变主要由盐岩层控制,硬夹层的存在对溶腔围岩的长期蠕变起到抑制作用;为了深入了解界面的力学特性,开展了层状盐岩直接剪切试验、间接拉伸试验和界面微观分析试验,试验表明层状盐岩体中盐岩夹层界面具有较强的黏结力,这十分有利于盐岩溶腔的密闭性和稳定性;针对特殊的层状岩体提出了复合岩体Cosserat介质扩展本构模型,并应用于层状盐岩构造中能源储库稳定性分析中.最后指出了层状盐岩工程力学特性研究中值得关注的几个重点研究方向. 展开更多
关键词 层状盐岩 能源地下储存 压缩试验 直接剪切试验 界面 本构关系
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巴东组岩石能量耗散规律的实验研究 被引量:6
4
作者 柴波 殷坤龙 李想 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期1013-1019,共7页
岩石变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程,基于巴东县城西壤坡库岸巴东组岩石压缩实验数据,利用岩石能量学分析理论,分析了巴东组岩石能量的耗散规律,并探讨了巴东组岩石的破坏模式和库岸斜坡失稳机制。结果表明:(1)压缩试验得到了... 岩石变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程,基于巴东县城西壤坡库岸巴东组岩石压缩实验数据,利用岩石能量学分析理论,分析了巴东组岩石能量的耗散规律,并探讨了巴东组岩石的破坏模式和库岸斜坡失稳机制。结果表明:(1)压缩试验得到了4类破坏模式,其中楔形剪-张破坏模式的平均能耗最大、沿弱面剪切破坏的能耗最小;(2)峰值前外荷输入能(E1)、峰值前岩块损伤能(ED)及单位长度裂纹耗能率均表明,巴东组岩石在垂向上硬度不均。在构造作用下,岩体内部广泛发育顺层滑脱带;(3)硬度高的岩石常表现为脆性破坏,破裂时能量耗散速度快。硬质岩斜坡在破坏前所集聚的弹性能,远大于破坏时所需的破裂能,易发生剧烈滑动;(4)在矿物成分变化处,巴东组岩石能量分析的各项指标表现出明显的波动,灰质高的岩石强度相对于黏土质高者的强度大。研究成果对于解释巴东组岩石强度特征和巴东城区内滑坡的失稳模式具有参考意义。 展开更多
关键词 能量耗散 巴东组岩石 压缩试验
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石灰岩在单轴压缩条件下的声发射特性 被引量:43
5
作者 谢强 张永兴 余贤斌 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 2002年第1期19-22,58,共5页
为研究岩石受压及破坏失稳过程中的声发射特性 ,作者利用改进的岩石声发射参数动态测试系统 ,对广西某矿石灰岩作了岩石的单轴压缩试验 ,检测了岩样从加载直至破坏过程中的声发射活动 。
关键词 石灰岩 声发射 能率 单轴压缩 应力 应变 岩石力学
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含层理岩石单轴损伤破坏声发射参数及能量耗散规律 被引量:29
6
作者 张东明 白鑫 +2 位作者 尹光志 李树建 何庆兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期646-656,共11页
层理构造普遍存在于煤矿地下矿柱岩体中,对其稳定性造成一定的威胁。通过含层理及均质岩石试件单轴压缩实验和CT层析扫描测试,分析了含层理岩石破坏特征,损伤演化过程中的声发射参数特征、能量耗散与传递规律,根据改进后的Duncan模型建... 层理构造普遍存在于煤矿地下矿柱岩体中,对其稳定性造成一定的威胁。通过含层理及均质岩石试件单轴压缩实验和CT层析扫描测试,分析了含层理岩石破坏特征,损伤演化过程中的声发射参数特征、能量耗散与传递规律,根据改进后的Duncan模型建立基于声发射、能量耗散参数的单轴损伤破坏模型。结果表明:均质岩石试件整体失稳的主要原因为纵向拉伸破坏,含层理试件宏观主裂纹为单一剪切破坏形式,具有明显的剪切破碎带,层理的软弱结构面会在一定程度上削弱矿柱的承载能力;含层理构造岩石试件失稳破坏主要发生在塑性变形阶段(cd),对应于AE剧烈期,耗散应变能出现明显的起伏波动,轴向荷载60%σ_c~σ_c区间内,63%t_c^t_c时间阶段内;而均质岩石试件的失稳性破坏预测的重点在屈服点前后时间区间内,该区间内耗散应变能的趋势为缓慢下降(屈服点c前)→上升(屈服点c后)→骤增(破坏点d)。建立基于声发射和能量耗散参数的单轴损伤破坏模型,对于含层理试件理论计算结果与试验结果平均偏差率分别为8.2%和9.5%;均质试件的理论计算结果与试验结果平均偏差率分别为18.4%和19.3%。 展开更多
关键词 岩石力学 单轴压缩 声发射 能量耗散与传递 损伤演化
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硬岩脆性指标与弹性应变能关系初探 被引量:7
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作者 张英 郭奇峰 +1 位作者 蔡美峰 任奋华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期79-88,共10页
为探讨硬岩脆性指标与弹性应变能之间的关系,采用侧向应变差法确定起裂应力,以岩石起裂应力和峰值强度为桥梁,基于断裂力学理论和能量理论解释了脆性指标与弹性应变能内在的联系,并从两种岩石单轴压缩试验中构建了脆性指标与弹性应变能... 为探讨硬岩脆性指标与弹性应变能之间的关系,采用侧向应变差法确定起裂应力,以岩石起裂应力和峰值强度为桥梁,基于断裂力学理论和能量理论解释了脆性指标与弹性应变能内在的联系,并从两种岩石单轴压缩试验中构建了脆性指标与弹性应变能之间的函数关系.结果表明:脆性指标B_(13)、B_(14)与起裂弹性应变能(单变量)符合幂函数关系,脆性指标B_(15)、B_(16)与起裂弹性应变能(单变量)符合幂函数或线性函数关系,脆性指标B_(13)、B_(14)、B_(15)和B_(16)与峰值弹性应变能(单变量)之间无明显函数关系;新定义的脆性指标可由起裂和峰值弹性应变能(双变量)获得,或由起裂弹性应变能(单变量)获得,脆性指标与峰值弹性应变能关系式的构建,对于研究岩爆倾向性具有重要意义;根据新定义的脆性指标,利用两种岩石算例验证表明,采用起裂弹性应变能的岩石脆性指标计算方法具有一定的可靠性.通过这一研究,为岩石脆性指标与起裂弹性应变能关系的确定提供了一种新方法. 展开更多
关键词 硬岩 脆性指标 弹性应变能 单轴压缩试验 函数关系
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巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究 被引量:7
8
作者 张家铭 刘宇航 +1 位作者 罗昌宏 申思然 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期138-142,共5页
采用MTS压力试验系统对巴东组紫红色泥岩进行了4个不同级别围压的三轴压缩试验和单轴试验。得到了巴东组紫红色泥岩在这5个围压下的全应力-应变曲线。根据试验结果,把全应力-应变曲线分为4个主要阶段,并分析了屈服强度、峰值强度、残余... 采用MTS压力试验系统对巴东组紫红色泥岩进行了4个不同级别围压的三轴压缩试验和单轴试验。得到了巴东组紫红色泥岩在这5个围压下的全应力-应变曲线。根据试验结果,把全应力-应变曲线分为4个主要阶段,并分析了屈服强度、峰值强度、残余强度随围压的变化规律,结果表明,它们与围压成线性增大关系,满足库伦-莫尔强度准则。同时,根据试验曲线,利用双线性-线性软化-残余理想塑性模型来模拟巴东组紫红色泥岩,并给出了每一段的本构方程,确定了相关参数,可供类似的工程参考。 展开更多
关键词 岩石力学 巴东组泥岩 三轴压缩试验 本构模型 四线性模型
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三峡花岗岩在不同加载方式下的能耗特征 被引量:25
9
作者 喻勇 尹健民 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期205-208,共4页
采用RMT,MTS刚性伺服试验机,研究了三峡工程中隔墩花岗岩在三点弯曲断裂、劈裂拉伸、三轴压缩及单轴抗压等4种加载方式下的能耗特征。试验表明,在这4种方式中,三点弯曲断裂破坏的能耗最小,其次为劈裂拉伸、单轴抗压和三轴压缩。根据试... 采用RMT,MTS刚性伺服试验机,研究了三峡工程中隔墩花岗岩在三点弯曲断裂、劈裂拉伸、三轴压缩及单轴抗压等4种加载方式下的能耗特征。试验表明,在这4种方式中,三点弯曲断裂破坏的能耗最小,其次为劈裂拉伸、单轴抗压和三轴压缩。根据试验结果,在岩石工程中可以选择合理的破岩方式及加固方式。 展开更多
关键词 三峡工程 花岗岩 岩石力学 三点弯曲 劈裂拉伸 三轴压缩 单轴压缩 伺服试验机
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单轴压缩试验下包裹及未包裹岩石声发射特性研究 被引量:4
10
作者 姜亮亮 朱志成 +2 位作者 赵奎 冯萧 黄超 《江西理工大学学报》 CAS 2015年第3期25-29,共5页
单轴压缩试验条件下,通过对能率及比值(事件率/能率)这两个声发射特征参数的研究,发现包裹与未包裹岩石声发射特性存在明显差异.其差异主要表现在:1包裹岩石在整个加载过程中存在两个声发射能率突增点,分别代表外部包裹体部分破裂及内... 单轴压缩试验条件下,通过对能率及比值(事件率/能率)这两个声发射特征参数的研究,发现包裹与未包裹岩石声发射特性存在明显差异.其差异主要表现在:1包裹岩石在整个加载过程中存在两个声发射能率突增点,分别代表外部包裹体部分破裂及内部岩石破坏;而未包裹岩石仅出现一个声发射能率突增点,代表内部岩石破坏;2在声发射事件率与能率的比值方面,包裹岩石在整个加载过程中出现了两次"峰值",而未包裹岩石仅出现了一次"峰值". 展开更多
关键词 包裹岩石 单轴压缩试验 声发射特性 声发射能率 峰值
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砂岩单向压缩条件下的变形特性及破坏模式研究 被引量:3
11
作者 夏洪春 朱训国 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期309-314,共6页
以晋华宫煤矿某巷道顶板砂岩为研究对象,利用MTS815.03型岩石材料试验机对试样进行单轴压缩试验。分析和研究了砂岩在单向抗压荷载作用下的变形特性和破坏模式,得到以下结论:1岩石试样在单向压缩条件下的破坏模式主要有劈裂模式、剪(主)... 以晋华宫煤矿某巷道顶板砂岩为研究对象,利用MTS815.03型岩石材料试验机对试样进行单轴压缩试验。分析和研究了砂岩在单向抗压荷载作用下的变形特性和破坏模式,得到以下结论:1岩石试样在单向压缩条件下的破坏模式主要有劈裂模式、剪(主)+拉(次)模式、劈+剪共存等三种模式。具体表现为单裂纹劈裂贯通、多裂纹劈裂贯通以及剪切破坏等;2根据能量耗散理论,提出了单向压缩条件下试样破坏模式与耗散能之间的关系,认为试样破裂模式与试样破裂前后的能量指标关系不大,而与试样破裂前后的耗散能比值有直接的关系,比值越小,试样破裂的块体越小,比值越大,试样破裂的块体越大。 展开更多
关键词 岩石力学 单轴压缩试验 能量耗散理论 破坏模式
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钢管地聚物混凝土柱轴向重复受压性能试验研究
12
作者 惠存 王阳光 +2 位作者 李永刚 张勇波 海然 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期56-64,共9页
为探究钢管地聚物混凝土柱轴向重复受压性能,制作了4根钢管地聚物混凝土中长柱和8根钢管地聚物混凝土短柱,对其进行了轴向重复受压试验,观察结构的行为表现及破坏模式,分析其荷载-位移曲线、骨架曲线、特征荷载与位移、延性、刚度退化... 为探究钢管地聚物混凝土柱轴向重复受压性能,制作了4根钢管地聚物混凝土中长柱和8根钢管地聚物混凝土短柱,对其进行了轴向重复受压试验,观察结构的行为表现及破坏模式,分析其荷载-位移曲线、骨架曲线、特征荷载与位移、延性、刚度退化曲线、荷载-残余位移曲线、耗能等内容。结果表明:钢管地聚物混凝土中长柱破坏模式为典型的弹塑性破坏,而短柱则为材料破坏;长径比不同,试件的荷载-位移曲线变化趋势略有不同,但其刚度退化曲线变化规律类似;地聚物混凝土强度、外套钢管壁厚、长径比,对试件的承载能力、平均压缩力和耗能能力影响显著。研究结果表明钢管地聚物混凝土承载能力良好,为其试验研究和工程应用提供了参考。 展开更多
关键词 钢管地聚物混凝土柱 轴向重复受压试验 破坏模式 结构行为表现 耗能
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巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究 被引量:10
13
作者 苗亮 韩松 +2 位作者 申培武 何成 申兴月 《安全与环境工程》 CAS 北大核心 2019年第6期85-93,共9页
三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T 2 b 4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首... 三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T 2 b 4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首先,依次开展了干湿循环试验和三轴压缩试验,分析巴东组紫红色泥岩的强度弱化特性,并通过CT扫描试验观察试样表面与内部的细观损伤特性;其次,基于CT扫描重构模型,开展了考虑试样内部初始损伤的三轴压缩条件下数值模拟试验;最后,基于岩石的变形特征,提出考虑岩石变开过程压密阶段的能量消耗的一种新的能量耗散模型。试验结果表明:0~10 kPa预应力下的干湿循环试验只对试样表面粗糙度有轻微的影响;干湿循环条件下,试样的峰值强度和残余强度与干湿循环次数呈负线性相关;基于CT扫描重构模型的试样三轴压缩数值模拟试验结果与室内三轴压缩试验结果具有较好的一致性,能体现试样内部的初始损伤特性,更符合实际;改进后的能量耗散模型适合于分析考虑岩石压密阶段的变形过程。 展开更多
关键词 巴东组紫红色泥岩 强度弱化 能量耗散 干湿循环试验 CT扫描试验 三轴压缩试验 数值模拟试验
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延脆性变化对隧道掘进机刀具破岩过程及其破坏模式影响的颗粒元模拟分析 被引量:2
14
作者 冀佩琦 张晓平 张旗 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期724-734,共11页
在全断面岩石掘进机(TBM)刀具破岩的颗粒元模拟中颗粒参数的选取至关重要,其中颗粒间平行黏结切向、法向强度是关键控制性参数之一,它们之间的比值关系直接决定所模拟试样的延脆性质,影响刀具破岩过程及其破岩效果。为探讨延脆性对刀具... 在全断面岩石掘进机(TBM)刀具破岩的颗粒元模拟中颗粒参数的选取至关重要,其中颗粒间平行黏结切向、法向强度是关键控制性参数之一,它们之间的比值关系直接决定所模拟试样的延脆性质,影响刀具破岩过程及其破岩效果。为探讨延脆性对刀具破岩模式的影响,(1)建立9种采用不同平行黏结强度比值的数值模型,分别进行单轴压缩及巴西劈裂模拟研究不同延脆性试样的力学行为及破坏模式的变化。(2)对9种模型进行双刀破岩,并监控其裂缝的发展情况及刀具的受力状况。(3)为减小随机性对模拟结果的影响,通过改变随机数,每种模型重复模拟5次,综合分析5次的计算结果。模拟分析发现,随着切向和法向黏结强度比值(τ_c/σ_c)的增大,试样的脆性增加,破坏模式逐渐从剪切破坏转变为脆性张拉破坏,刀具破岩压碎区范围减小,张拉裂缝更容易在刀具间贯通延伸从而切割出块体更大的岩渣;随着试样脆性的增加,归一化比能减小,刀具破岩的效率增加;平行黏结强度比值相同的条件下采用不同随机数种子生成的模型中,试样的具体破坏情况有一定的差别,但总体破坏模式相似。 展开更多
关键词 隧道掘进机(TBM) 颗粒元 刀具破岩 延脆性 黏结强度
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不同加载速率下露天端帮胶结充填体的变形破坏试验研究 被引量:1
15
作者 李强 陈彦龙 +4 位作者 徐昆 吕昊岩 谢启航 陈元广 顾军 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第11期70-75,共6页
为了揭示加载速率对废石胶结充填体变形破坏特征的影响,开展了5组加载速率下废石胶结充填体的单轴压缩试验,分析其力学特性、破坏模式和能量耗散的变化。结果表明:废石胶结充填体的峰值强度和弹性模量与加载速率分别呈正线性相关和二次... 为了揭示加载速率对废石胶结充填体变形破坏特征的影响,开展了5组加载速率下废石胶结充填体的单轴压缩试验,分析其力学特性、破坏模式和能量耗散的变化。结果表明:废石胶结充填体的峰值强度和弹性模量与加载速率分别呈正线性相关和二次函数增长关系;随着加载速率的增大,充填体试样的破坏模式由张拉劈裂破坏转向剪切破坏,且加载速率越大,破坏程度也越大;结合能量演化特征,废石胶结充填体均经历压密、线弹性、裂纹稳定扩展、裂纹加速扩展和峰后应变软化衰减5个阶段;随着加载速率的增大,废石胶结充填体总应变能和弹性应变能的涨幅越来越大,耗散能的涨幅变小,弹性应变能占比增大,峰前塑性减弱。 展开更多
关键词 废石胶结充填体 单轴压缩试验 加载速率 力学特性 破坏模式 能量耗散特征
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框架-预应力摇摆墙结构抗震性能试验研究 被引量:10
16
作者 董金芝 张富文 李向民 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期167-176,共10页
该文提出了一种框架-预应力摇摆墙新型结构形式,其中摇摆墙脚部混凝土采用橡胶块替代,并通过墙内预埋的无粘结预应力筋与基础进行贯穿连接,摇摆墙与主体框架则采用耗能连接件相连。通过一榀框架试件和一榀框架-预应力摇摆墙试件的拟静... 该文提出了一种框架-预应力摇摆墙新型结构形式,其中摇摆墙脚部混凝土采用橡胶块替代,并通过墙内预埋的无粘结预应力筋与基础进行贯穿连接,摇摆墙与主体框架则采用耗能连接件相连。通过一榀框架试件和一榀框架-预应力摇摆墙试件的拟静力试验,研究了试件的破坏形态、承载能力、刚度退化和耗能能力等抗震性能。结果表明:框架-预应力摇摆墙结构的破坏有效地集中在耗能连接件上,梁端、柱端以及梁柱节点区的破坏相对较轻;极限承载能力提升显著,相较对比框架提高了112.4%;耗能能力较对比框架大幅提升,且各层层间变形趋于均匀;耗能连接件发挥出了良好的延性变形能力,且施工方便、造价低,实现了可更换构件与摇摆结构的有机结合。 展开更多
关键词 框架-预应力摇摆墙 耗能连接件 可更换 抗震性能 拟静力试验
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气动打钉枪耗气量检测台设计与实验 被引量:2
17
作者 毛乾晖 路波 +2 位作者 郑智剑 任志胜 汪少一 《液压气动与密封》 2016年第5期47-50,共4页
该文通过对气动打钉枪耗气量参数的分析,利用等温气罐放气法原理,设计组装了检测气动打钉枪机耗气量检测台,使用精密传感器数据采集系统进行采集,通过控制模块在电脑上能准确的读取显示,更好地为产品性能的提升提供科学合理的检测数据。
关键词 气动打钉枪 耗气量 节能 检测设备
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预制裂纹砂岩样力学特性与能量演化规律研究
18
作者 王耀强 《工矿自动化》 北大核心 2021年第10期85-90,共6页
目前单条和多条预制裂纹岩样的强度与裂纹扩展规律的研究主要针对小尺度预制裂纹岩样,而在实际工程实践中岩体地质构造尺度与产状均较大,相较于完整岩体,其受采动影响后的破碎程度与动力灾害发生的可能性均较大。针对该问题,开展了完整... 目前单条和多条预制裂纹岩样的强度与裂纹扩展规律的研究主要针对小尺度预制裂纹岩样,而在实际工程实践中岩体地质构造尺度与产状均较大,相较于完整岩体,其受采动影响后的破碎程度与动力灾害发生的可能性均较大。针对该问题,开展了完整细砂岩岩样及预制大尺度裂纹岩样的单轴压缩试验。在分析完整岩样及预制裂纹岩样基本力学性质的基础上,获取了岩样应力-应变峰前各能量指标(总应变能、弹性应变能及耗散应变能)演化机制,揭示了岩样变形破坏全过程中预制裂纹倾角对能量密度的影响。研究结果表明:①随着预制裂纹倾角增大,岩样的峰值强度与峰值应变均减小,岩样由拉伸劈裂破坏向剪切滑移破坏转变;②对应岩样应力-应变的弹性阶段与塑性阶段,预制裂纹岩样分别出现了加速储能期与急剧耗能期,且随着预制裂纹倾角增大,岩样耗散应变能占比与盈余应变能占比均增大,说明岩样发生动力弹射破坏能力增强,岩样破碎,而完整岩样能量演化较为平缓。由研究结果指出,在实际工程中,当揭露大尺度、大倾角缺陷(断层、节理等地质构造)时,不仅要防治缺陷周边岩体的破碎,还要时刻监测缺陷周边的能量变化,降低岩体结构性冲击危险性。 展开更多
关键词 煤炭开采 预制裂纹岩样 岩样应力 能量演化 单轴压缩试验 大尺度裂纹 裂纹倾角
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盐岩变速率循环试验中的疲劳特性与声发射特征研究
19
作者 杨镇宇 陈结 +3 位作者 范金洋 姜德义 王同涛 杨春和 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期951-963,共13页
为研究压气蓄能型盐穴注采气速率变化对围岩疲劳力学特性和细观机制的影响,在声发射监测下对盐岩开展4组变循环速率疲劳试验(加、卸载速率一致),试验中采用不同的上限应力和应力路径。分析循环内的残余应变、声发射累积振铃计数(后续简... 为研究压气蓄能型盐穴注采气速率变化对围岩疲劳力学特性和细观机制的影响,在声发射监测下对盐岩开展4组变循环速率疲劳试验(加、卸载速率一致),试验中采用不同的上限应力和应力路径。分析循环内的残余应变、声发射累积振铃计数(后续简称AE计数)和峰频等与循环速率的相关性,结果表明:(1)循环残余应变和循环累积AE计数均具有明显的率相关性(即与循环速率呈明显的幂函数型关系,如ε_(ri)=mv_(i)^(-b)+ε_(l),N_(AE-i)=m'v_(i)^(-b')形式),应力等级和应力因子(幂函数的系数项m,m')正相关,应力等级和蠕变塑性的率相关性(幂函数指数项b)正相关,循环累积AE计数的率相关性则相反(幂函数的指数项b'减小)。率相关性参数(b,b')均能不同程度提前于循环残余应变预示加速破坏阶段的来临。(2)循环累积AE计数加速增长点在循环残余应变发展趋势的一、二阶段过渡点左右,该点在上限应力为19,23,27 MPa试验中大致对应2.382%,3.464%,4.297%的累积残余应变。(3)每循环内低频信号占比随循环速率增大而减小,高频信号占比随速率减小而增大,中频信号占比仅随应力等级提升而增长。(4)快、慢循环分别起到了硬化、软化作用,软化作用使后一循环中有更小起裂应力和更强塑性变形能力(硬化作用则反之),这种机制与慢速循环中更多小尺度裂纹萌生扩展,以及慢速卸载过程中内应力的充分释放有关。研究成果对压气蓄能盐穴注采气频率调节方式和损伤演化分析有一定参考意义。 展开更多
关键词 岩石力学 压气蓄能 盐岩 疲劳试验 声发射
原文传递
关退煤矿软岩地下空间压缩空气储能模型试验系统研制及其应用
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作者 胡李华 岳群超 +6 位作者 吴云 蔚立元 张凯 李晓昭 曾伟 王磊 曹雅恒 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期853-866,共14页
压缩空气储能是关退煤矿地下空间资源具有广阔前景的规模化利用方式,但当前对高气压作用下煤矿软岩储气库复合结构受力和变形规律认识不清,严重制约了其发展。为此,研制了一套模拟煤矿软岩地下空间压气储能的大型模型试验系统,该模型试... 压缩空气储能是关退煤矿地下空间资源具有广阔前景的规模化利用方式,但当前对高气压作用下煤矿软岩储气库复合结构受力和变形规律认识不清,严重制约了其发展。为此,研制了一套模拟煤矿软岩地下空间压气储能的大型模型试验系统,该模型试验系统主要由电液伺服大型真三轴加载平台、高压空气加载控制系统、储能硐室复合结构模拟系统及数据监测系统组成。其中,电液伺服大型真三轴加载平台用以模拟初始地应力;高气压加载控制系统由空气压缩机、高压气罐、控制系统、高压管路、压力阀和压力表等组成,用于精准控制充放气;基于相似理论,储能硐室复合结构模拟系统模拟软岩⁃配筋混凝土内衬⁃滑移层⁃密封层组成的复合结构;数据监测系统包括应变、压力和温度等传感器、光纤线缆及配套的数据采集分析仪器、软件,用于监测试验过程中关键参量的演化信息。针对曹庄煤矿压缩空气储能科研需求,开展了不同地应力组合、循环充放气及高压保持等工况下的模型试验。结果表明,该试验系统可以获得不同工况下压气储能硐室复合结构受力和变形规律,是开展进一步研究的有力工具。 展开更多
关键词 压缩空气储能 关退煤矿 软岩 模型试验 地下空间
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