国家自然科学基金(51304187)
- 作品数：8 被引量：160H指数：7
- 相关作者：杨春和李浩然陈锋马洪岭冀国栋更多>>
- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所重庆大学石家庄铁道大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 花岗岩破裂过程中声波与声发射变化特征试验研究被引量：46
- 2014年
- 采用声波、声发射一体化监测装置研究了单轴加载及循环荷载作用下花岗岩波速和声发射变化特征。研究结果表明:1加载初期,岩石内部微裂纹受力闭合,纵波、横波波速显著增加,而声发射事件数量极少;加载中期,岩石处于线弹性变形阶段,纵波、横波波速缓慢增加后保持稳定,声发射事件少量产生,约占声发射事件总量的9.44%;加载后期,岩石处于破裂损伤阶段,裂纹开始萌生,拓展,岩石纵波波速呈现略微下降趋势,而横波波速明显降低,声发射活动剧烈,约占声发射事件总量的50.63%。峰值应力之后,花岗岩横波波速开始急剧下降,而纵波波速缓慢降低,声发射活动依然活跃。2由于岩石的内部损伤需要积蓄一定能量才会形成,因此声发射活动呈现"相对平静、间隔突发"的规律,"相对平静期"最明显的时段位于峰值应力之前。3循环加卸载条件下,岩石的波速和声发射变化特征与应力状态表现出良好的一致性。统计分析声发射事件数量随应力的变化规律,论证了岩石的Felicity效应;比较分析加载过程中的Felicity比变化,证明了岩体的累积损伤。
- 李浩然杨春和刘玉刚陈锋马洪岭王兵武
- 关键词：声波KAISER效应
- 盐腔内回填碱渣沉降固结特性室内试验研究被引量：6
- 2014年
- 碱渣回填到充满卤水的废弃盐腔后,颗粒会自由沉降到盐腔底部形成沉积层,进而在自重作用下固结。为了解盐腔内回填碱渣的沉降固结特性,以江苏淮安地区碱渣为对象,进行了沉降柱试验和固结试验。试验结果表明:(1)碱渣在卤水中的沉降过程可以分为3个阶段:絮凝阶段、沉降阶段和固结阶段。初始浓度对碱渣的沉降曲线和沉降速率有很大的影响。(2)碱渣颗粒分布、密度、含水率和孔隙比均呈现出分层特性,颗粒粒径、密度随深度的增加而增大,含水率、孔隙比随深度的增大而减小。(3)碱渣具有很高的压缩性,压缩系数a1-2为3.36 MPa-1。在压力范围小于100 kPa下,固结系数随固结压力的增加而显著减小。试验结果对了解盐腔内回填碱渣的沉降固结特性提供了参考,有利于指导回填施工工艺和碱渣的后期处理。
- 冀国栋杨春和徐玉龙宗显雷左江江
- 关键词：沉降固结
- 三轴多级荷载下盐岩声波声发射特征与损伤演化规律研究被引量：35
- 2016年
- 采用岩石声波、声发射一体化监测装置,系统地研究三轴多级循环荷载作用下盐岩超声波波速与声发射变化特征。结果表明:(1)岩石的超声波波速和声发射活动与应力状态呈现出良好的一致性。加载阶段,超声波波速上升,声发射活跃,卸载阶段,超声波波速下降,声发射平静,应力级数越高,这一特征越显著。(2)盐岩的声波、声发射特征与试验围压应力密切相关。围压水平越低,应力循环试验中岩石波速变化率越大,声发射事件数量越多;围压水平越高,岩石超声波波速变化率越小,声发射事件数量越少。五级应力荷载试验中,围压条件为5,10,15,20 MPa时盐岩的声发射事件数量分别为1 026,703,361和206个,显示了"围压致密效应"。(3)分别应用卸载模量、裂隙密度和Felicity比表征盐岩的损伤演化。结论认为:盐岩的裂隙密度和Felicity比变化与岩体承载破坏特征较为一致,可以较好地反映盐岩的损伤破裂过程,而利用卸载模量表征盐岩损伤误差较大,这是由于盐岩特殊的黏塑性变形特征造成的。
- 李浩然杨春和李佰林尹雪英
- 关键词：岩石力学声波声发射卸载模量
- 单轴荷载作用下盐岩声波与声发射特征试验研究被引量：51
- 2014年
- 利用自主研发的声波与声发射一体化测试装置,通过单轴加载及循环荷载试验,对盐岩变形破坏特征及声波、声发射活动规律进行深入研究。研究结果表明:(1)加载初期,盐岩裂纹体积减少,超声波波速显著增加,声发射事件极少,约占声发射事件总量的0.04%;弹性压缩阶段时,盐岩体积应变增大,而裂纹体积应变恒定,纵横波波速保持稳定,声发射活动较弱,约占声发射事件总量的2.49%;裂纹稳定增长阶段时,横波波速缓慢下降,盐岩声发射开始活跃,约占声发射事件总量的17.3%;裂纹加速增长阶段时,纵横波波速均开始显著降低,声发射活动最为激烈,并呈现震群型特征,数量约占声发射事件总量的76.5%;峰值应力后,岩体波速降至最低,有少量声发射事件产生。(2)循环加卸载条件下,盐岩的波速特征、声发射活动与应力状态表现出良好的一致性。加载过程中,纵横波波速上升,声发射活跃;卸载过程中,纵横波波速下降,声发射平静。统计应力与声发射事件的数量规律,论证盐岩的Felicity效应;比较分析Felicity比的变化,验证盐岩的累计损伤。
- 李浩然杨春和刘玉刚陈锋马洪岭
- 关键词：岩石力学超声波速声发射循环加载
- 盐岩三轴压缩破坏与声波声发射特征试验研究被引量：14
- 2016年
- 利用岩石声波-声发射一体化测试系统与应力加载装置,系统地研究了三轴压缩试验中盐岩的变形破坏特征与声波声发射活动规律。结果表明:(1)三轴加载试验中,盐岩的破坏过程分为压密与弹性压缩阶段、裂纹产生与稳定增长阶段、裂纹加速增长阶段和应变硬化阶段。阶段Ⅰ中,盐岩纵横波波速略微上升,并伴随少量的声发射事件;阶段Ⅱ中,盐岩的声发射活动开始活跃,超声波波速稳定;阶段Ⅲ和阶段Ⅳ中,岩石的声发射事件数量大幅度上升,纵波波速保持稳定,横波波速呈现明显地下降趋势。(2)盐岩的声波与声发射特征与试验围压应力密切相关。围压水平越低,受载盐岩破坏过程中的波速变化率越大;围压水平越高,盐岩超声波波速变化率越小。根据对试验数据的分析,当盐岩轴向应变达到10%,围压条件为5、10、15、20 MPa时盐岩的声发射事件数量分别为16 271、8 764、3 041、906个,围压对盐岩破坏过程的声发射活动有较大的影响,显示了围压致密效应。
- 李浩然杨春和赵维刚刘博尹雪英
- 关键词：超声波波速声发射三轴压缩试验围压岩体损伤
- 碱渣回填地下废弃盐腔室内一维沉降试验研究被引量：15
- 2014年
- 盐矿水溶开采产出卤水的同时会在地下形成大量的废弃溶腔,而盐化工企业利用采出的卤水制碱时会产生大量的固体废渣(即碱渣),将碱渣与饱和卤水混合制成浆体注填到废弃盐腔的过程称为碱渣回填废弃盐腔。碱渣在充满卤水的溶腔内的沉降特性对回填效果会产生重要影响,作为初步研究,对两种不同类型碱渣与饱和卤水混合而成的碱渣浆进行了室内一维沉降试验研究。试验发现:黏粒含量少的碱渣浆絮团发育程度低,絮团小而相互独立,沉降类型为絮凝均匀沉降,黏粒含量多的碱渣浆絮团发育程度高,絮团大而联结成网,发生絮网沉降;碱渣浆沉降过程可以分为4个阶段:絮凝阶段、沉降阶段、主固结阶段和次固结阶段;对比两种碱渣的沉降过程发现,发生絮网沉降的碱渣浆在前3个阶段用时均较长;沉降基本结束后,形成的沉积体孔隙比较大,沉积体内仍含有大量的自由水。本研究揭示了两种不同类型碱渣的一维沉降规律,为进一步探索碱渣沉降固结机理及现场碱渣回填废弃盐腔工程提供一定参考。
- 徐玉龙杨春和陈锋李银平冀国栋
- 关键词：回填碱渣沉降絮凝
- 岩石声波-声发射一体化测试装置的研制与应用被引量：16
- 2016年
- 为了研究岩石破裂过程中的超声波波速值和声发射活动规律,自主研发了一套岩石声波、声发射一体化同步测试装置,它主要由声波测试系统、声发射测试系统和数据采集、存储、处理系统三部分组成。声波和声发射测试系统通过试验机底座接口与数据采集、存储、处理系统相连,并受后者控制,可以独立的同步监测岩石的波速与声发射信息;数据采集、存储、处理系统可以实时采集、存储两类声学数据,并实现二者的识别、筛分及后期处理。为了验证该装置的适用性,将其应用于盐岩、大理岩、花岗岩的单轴加载试验及盐岩的三轴加载试验中,均获得了较为理想的波速-应力变化规律、岩石声发射活动趋势及震源定位图。结果表明,所研发的测试装置可以满足单轴、三轴应力状态下岩石破裂过程中声波与声发射信息的同步监测,设备性能稳定,测试数据精度较高,可为探索岩体的破裂损伤机制及损伤评价提供重要的研究手段。
- 李浩然杨春和陈锋马洪岭巫尚蔚
- 关键词：声波声发射测试装置
- 粉煤灰增强回填碱渣工程特性的试验研究被引量：12
- 2015年
- 碱渣与饱和卤水混合制成浆体回填到盐矿废弃盐腔可同时解决碱渣处理问题和地下废弃盐腔存在的地质隐患。回填碱渣强度是影响充填效果的重要因素。因此,为了提高回填碱渣强度,采用掺入粉煤灰制成复合碱渣对其强度特性进行改良。针对不同粉煤灰掺合比的碱渣开展了组成、力学和细观试验。研究结果表明：（1）掺入粉煤灰能明显改善碱渣的强度,使其黏聚力、内摩擦角都大幅提高,抗剪强度大幅增加;（2）粉煤灰掺合比越大,增强效果越明显,但强度并非随掺合比呈线性变化,对黏聚力而言,在0~20%内的掺合比下增加速度最快,而对内摩擦角则在20%~30%的掺合比区间增加最快,对抗剪强度而言,0~20%的掺合比内增加最明显;（3）粉煤灰掺入还可显著改善碱渣的压缩固结特性,使其固结系数大幅提高,从而提高碱渣固结速度,缩短充填工期,其中在0~10%的掺合比内对压缩固结特性改善最显著;（4）矿物组成分析表明,粉煤灰掺入改变了矿物组成,使得亲水性矿物含量急剧锐减,进而改变了其沉积特性。而细观分析则表明,粉煤灰掺入使碱渣从絮凝团细观结构变成了粉煤灰充当骨架的充填结构,且粒间支撑和拉联效应明显。从增强效果提高、压缩固结特性增强、控制成本和工期综合分析表明,最优掺合比为20%左右,建议工程中以不高于20%的掺合比作为实用掺合比即可取得较为理想的充填增强效果。该研究为揭示碱渣增强机制及废弃盐腔碱渣充填工艺优化提供了有益参考。
- 冀国栋杨春和刘伟左江江雷光伟
- 关键词：碱渣粉煤灰回填抗剪强度固结
