国家自然科学基金(51008319)
- 作品数：11 被引量：61H指数：6
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- 单轴压缩下片岩应力记忆持续时间试验研究
- 2014年
- 为了研究时间对岩石应力记忆的影响,利用岩石试验机和SDAES数字声发射检测仪对2次加载时间间隔分别为2,7,15,30和45 d的片岩进行单轴压缩条件下的声发射Kaiser效应试验。试验结果表明：首次加载7 d后再次加载Kaiser效应明显,30 d后还可以观察到Kaiser效应,而45 d后Kaiser效应已难以辨认;随着首次加载与第二次加载间隔时间的增长,岩石Kaiser效应逐渐衰退;首次加载的应力水平影响岩石Kaiser效应的消退,介于岩石强度的30%~80%之间,岩石记忆先前应力的能力最好。
- 刘洋刘长武余贤斌谢强
- 关键词：声发射KAISER效应单轴压缩持续时间
- 石灰岩声发射特性及其演化规律试验研究被引量：8
- 2013年
- 为定量描述不同应力条件下岩石材料声发射特性及其特性演变规律,分析不同应力条件下岩石声发射参数与应力、变形的量化关系,对广西高峰矿石灰岩进行了单轴压缩、拉伸和劈裂条件下的声发射特性试验,在此基础上将模糊自相似分维概念引入岩石的声发射试验分析中,就不同应力条件下岩石声发射所表现出的自相似规律进行了研究。研究表明:在压应力作用下石灰岩声发射出现短暂的"钝化期",其声发射事件率及能量率模糊容量维记数曲线出现了"最小—回升"现象;在劈裂条件下石灰岩声发射事件频发且其声发射参数序列同样存在模糊自相似容量维特性,但其模糊容量参数的演化过程未能观测到"最小—回升"现象;在直接拉伸试验中,由于"胶结、引力"材料声发射活动具有瞬发性,不易监测,本次试验可测范围内无法计算其分维数,因此在拉伸条件下岩石试样是否具有自相似性演化规律还有待于进一步的研究。
- 宋战平刘京谢强余贤斌
- 关键词：岩石力学
- 受拉加载方向变化对Kaiser效应点准确度的影响被引量：6
- 2014年
- 基于Kaiser效应由裂纹扩展释放弹性波产生的认识，依据断裂力学理论就加载方向变化对Kaiser效应的影响进行分析。研究了远场应力为拉应力时，二维Ⅰ，Ⅱ型混合裂纹扩展的临界应力相对值、FR比值与加载方向偏转角之间的关系。结果表明：加载方向对Kaiser效应点反应岩石记忆先期荷载值的准确度有较大影响，其变化大小与临界应力相对值正相关。若第一次加载方向与裂纹面垂直，偏转角度从0°～90°变化，裂纹扩展临界应力相对值和FR比值均不断增大。偏转角为0°～20°时，FR比值变化范围为1～1．1，Kaiser效应点记忆较为准确，但第二方向所记忆的荷载并非该方向的正应力值。偏转角为90。时，临界应力相对值和FR比值均趋近于无穷大，裂纹在该裂纹面方向上不能发展，说明Kaiser效应消失。这与部分学者的试验结果一致，说明此类劈裂试验中Kaiser效应的产生，裂纹扩展是主要原因，也在某种程度上解释了该类试验加载方向偏转角度越大，Kaiser效应越来越不明显的问题。
- 傅翔谢强江小城王龙飞刘华吉张晓旋
- 关键词：KAISER效应临界应力
- 加载方向变化对细晶花岗岩凯塞效应的影响被引量：7
- 2010年
- 进行了单轴压缩试验条件下重复加载时加载方向变化对细晶花岗岩凯塞效应的影响试验研究。试验发现,加载方向不变或加载角度变为7°时,岩石的凯塞效应明显;加载角度为10°和15°时,部分试件由于受试验环境、试件加工等因素的影响观测不到凯塞效应。试验统计数据表明,重复加载时加载方向变化越大,其凯塞效应越弱。研究同时发现:加载方向变化对凯塞效应的影响还取决于岩石的受力状态,单轴压缩状态下,岩石受力状态单一,重复加载时加载方向的轻微变化不会影响岩石对历史应力的记忆能力;劈裂状态下,圆盘试样应力状态复杂,加载方向的轻微变化足以引起试样内应力的重分布,进而影响岩石的凯塞效应。
- 谢强江小城余贤斌Carlos inis da Gama
- 关键词：凯塞效应单轴压缩试验声发射劈裂试验
- 页岩巴西劈裂裂缝形态评价及功率谱特征分析被引量：10
- 2019年
- 定量评价页岩破坏的裂缝形态是评估水力压裂裂缝网络复杂程度的重要前提。通过对黑色页岩试件进行巴西劈裂试验,同时结合数字图像相关技术和声发射技术,建立声发射功率谱频带特征与页岩试件微损伤机制的对应关系,并对裂缝形态进行定量评价。结果表明:层理是页岩功率谱特征、微损伤机理、裂缝形态差异的根本原因。页岩基质张拉、剪切破坏引起高频声发射信号,页岩层理张拉、剪切破坏引起低频声发射信号。随层理与加载方向之间的夹角角度增加,主频、次主频逐渐从低频带向高频带扩散,且高低频数量比H:L也逐渐增加。0°页岩试件的H∶L为4.28%∶95.72%,裂缝为直线形;30°和60°页岩试件的H∶L分别为15.89%∶84.11%和36.93%∶63.07%,裂缝为圆弧形;90°页岩试件的H∶L为93.85%:6.15%,形成圆弧–直线复合型裂缝。研究结果将为解析现场微震数据提供借鉴,为控制页岩储层水力压裂裂缝轨迹提供理论基础。
- 班宇鑫傅翔谢强周小平
- 关键词：页岩层理数字图像相关声发射功率谱主频
- 受不同加载偏转角影响的含裂纹砂岩劈裂声发射试验研究被引量：2
- 2018年
- 目前,岩石声发射方向性存在与否尚无定论,岩石中裂纹的存在对岩石声发射方向性是否存在影响也无深入的研究。针对完整的和含有一条预制裂纹的砂岩圆盘试件,分别偏转5°,10°,15°,35°,60°角进行岩石声发射方向性验证劈裂试验,对比分析了不同加载偏转角度下完整砂岩和含预制裂纹砂岩的声发射特征。研究表明：（1）偏转角度的不同对砂岩声发射Kaiser效应确有影响,随着偏转角度的增大,砂岩声发射Kaiser效应逐渐模糊直至消失,证明在此试验条件下砂岩的声发射Kaiser效应方向性随着偏转角度的增大而愈加明显。（2）含裂纹砂岩的Kaiser效应方向性比完整砂岩的Kaiser效应方向性更明显,具体表现为含裂纹砂岩的声发射Kaiser效应比完整砂岩在偏转过程中消失得更快。研究成果可为利用Kaiser效应测量地应力的可行性和准确性提供试验论证。
- 谢强唐家辉鲁鲲鹏傅翔班宇鑫
- 关键词：偏转角声发射KAISER效应
- 单轴压缩下煤岩声发射及分形特征研究被引量：16
- 2013年
- 为了研究煤岩在单轴压缩下的声发射及分形特征,利用RMT-150C型岩石力学伺服试验系统和CDAE-1型声发射检测仪对砂岩、砂质泥岩和戊组煤试样进行了实验研究。对砂岩、砂质泥岩和戊组煤的力学特性、声发射计数和累计计数以及声发射序列的分形特征进行了对比研究。研究结果表明:煤岩全应力-应变过程可分为四个阶段:初始压密阶段、准弹性阶段、塑性变形破坏阶段和残余变形阶段。初始压密阶段,声发射计数都比较低,累计计数增加的趋势特别缓慢;准弹性阶段,声发射计数有所增加,累计计数变化趋势相对较快;塑性变形破坏阶段,声发射计数都出现了跳跃式上升,声发射累计计数都出现了激增现象,但是砂岩的特别明显;残余变形阶段,声发射计数水平比较低,累计计数基本不增加了。煤岩破坏过程中声发射序列都具有分形特征,分形维值在煤岩破坏前会出现突降现象,可以作为预测煤岩动力灾害的前兆。
- 高保彬李回贵刘云鹏谢强
- 关键词：声发射分形煤岩单轴压缩
- 利用TLS技术测定闭合节理直剪试验剪切面面积被引量：1
- 2019年
- 针对现行直剪试验中未考虑剪切面"闭合不规则空间曲面"特性对剪切面面积测定的影响,提出了一种基于地面三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)技术的闭合节理直剪试验剪切面面积测定方法.该方法首先通过三维激光扫描仪获取岩石试样的三维点云数据,然后进行点云去噪和提取岩石剪切面轮廓点云数据,接着由剪切面轮廓点云数据拟合最佳投影面,计算轮廓点云在投影面上的投影点集及其各点投影坐标,最后利用逐点插入的Delaunay三角剖分算法获得轮廓点云投影点集的凸包,凸包三角形面积和即为剪切面的面积.实验结果表明:基于TLS的闭合节理直剪试验剪切面面积测定方法操作简单,且面积计算精度高,适用于任意形状闭合节理面的剪切面面积计算.
- 杨荣华万震谢强曹志林杨文君
- 关键词：直剪试验剪切面地面激光扫描点云
- 受拉加载速度变化对砂岩Kaiser效应影响
- 2019年
- 为分析受拉加载速度变化下的岩石破坏过程Kaiser效应特征,获取其机理和判断标准,通过3种加载速度的三点弯曲声发射试验,研究了受拉应力状态下砂岩Kaiser点的应力值与加载速度、声发射特征参数间的相互联系。运用RFPA2D从微裂纹开展角度,对试验过程中Kaiser效应随加载速度变化呈现的差异进行了机理分析。最后,运用小波分析方法获取了不同加载速度的砂岩Kaiser点频谱分布区间,量化了其宏观现象的判断标准。结果表明:砂岩的Kaiser效应特征参数与加载速度正相关,各参数的Kaiser点明显程度存在差异,累计事件参数最明显。加载速度越快,岩石裂纹扩展路径的规律性越弱。因裂纹竞争起裂趋势难度的变化,造成开裂能量分布均匀性降低,影响Kaiser效应的准确度和明显程度。Kaiser点的频率主要集中在0~312.50kHz范围,占比为40.54%,最大值在300kHz附近,呈现正态分布,并且Kaiser点的频率区间随加载速度的变化呈现不断紧缩趋势,这一规律可以作为反演辨识岩石受荷冲击强度变化的依据。
- 傅翔黄平班宇鑫谢强曾晶涂义亮
- 关键词：KAISER效应
- 变加载速率砂岩声发射特征及损伤本构模型被引量：9
- 2021年
- 研究加载速率对岩石声发射特性的影响,可以推断加载过程中岩石内部的性态变化,有助于揭示岩体的失稳破坏机制。利用WAW-1000型试验机及PCI-2型声发射仪研究了受加载速率影响的砂岩单轴压缩声发射特性。结果表明:不同加载速率下,砂岩试件的破坏形式有单向剪切破坏、双向剪切破坏和轴向劈裂破坏3种破坏形态。加载速率对砂岩试件的声发射特征也有显著影响:加载速率较高时,砂岩声发射撞击幅值维持较高水平,撞击事件贯穿整个加载阶段,试件内部声发射数量少而集中;加载速率越高,砂岩累计声发射计数增长越快。以时间为中间变量,拟合出考虑加载速率情况下,砂岩应变与累计声发射计数的关系,推导出基于加载速率、声发射累计振铃计数的砂岩损伤本构模型。
- 杨文君谢强班宇鑫何小波彭冠英
- 关键词：砂岩声发射加载速率损伤本构模型
