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循环加卸载下煤的黏弹塑性蠕变本构关系研究被引量：24: 2015年; 基于岩石三轴循环加卸载蠕变试验,对试样的蠕变应变进行有效的黏弹塑性应变分离,根据试样的弹性蠕变特性和塑性蠕变特性分别建立相应的蠕变模型,继而得到岩石的黏弹塑性蠕变模型,该模型能较好地描述试样的衰减和稳态蠕变特性。为了能够较好地描述岩石加速蠕变特性,在塑性蠕变模型中引入损伤因素,建立相应的弹塑性损伤蠕变模型,对该模型参数进行敏感性分析,同时给出模型参数确定方法。所建模型黏弹塑性概念清晰,模型参数较少。对煤进行三轴循环加卸载蠕变试验,分析蠕变试验中煤样的弹塑性应变特性以及试样的稳态蠕变速率演化规律,用该黏弹塑性蠕变模型对煤样的三轴压缩蠕变试验结果进行拟合,结果表明,该模型能很好地描述循环加卸载路径下试样的弹塑性加载和弹性卸载蠕变特性。; 徐鹏杨圣奇; 关键词：岩石力学循环加卸载三轴蠕变黏弹塑性本构模型

复合岩层三轴压缩蠕变力学特性数值模拟研究被引量：8: 2018年; 进行了泥岩与煤的三轴压缩蠕变试验并对蠕变试验结果进行分析,结果表明泥岩与煤在三轴压缩条件下的蠕变特性均可以采用Burgers模型进行描述。分别采用泥岩与煤的蠕变参数作为软、硬岩石材料参数建立了软硬互层复合岩样数值模型,分析了不同层间距、软硬岩体积比及层间界面倾角下复合岩样的蠕变特性。结果表明,软硬岩复合岩样蠕变特性同样满足Burgers模型流变规律;相同应力条件下复合岩样的瞬时应变及稳态蠕变速率均随软岩体积比的增大非线性增大;相同软硬岩体积比下,复合岩样的瞬时应变、黏性应变及稳态蠕变速率受层间距的影响不大;层间倾角由0°增大至60°时复合岩体瞬时应变先增大后减小,稳态蠕变速率则先减小后增大,层间倾角由60°增大至90°时,瞬时应变与稳态蠕变速率均先减小后增大。分析结果对软硬互层岩体蠕变特性的研究具有一定的参考意义。; 徐鹏杨圣奇; 关键词：层状复合岩体蠕变试验

An experimental study on seepage behavior of sandstone material with different gas pressures被引量：9: 2015年; The seepage evolution characteristic of brittle rock materials is very significant for the stability and safety of rock engineering. In this research, a series of conventional triaxial compression and gas seepage tests were carried out on sandstone specimens with a rock mechanics servo-controlled testing system. Based on the experimental results, the relationship between permeability and deformation is firstly analyzed in detail. The results show that the permeability–axial strain curve can be divided into the following five phases: the phase of micro-defects closure, the phase of linear elastic deformation, the phase of nonlinear deformation, the phase of post-peak stress softening and the phase of residual strength. The seepage evolution characteristic is also closely correlated with the volumetric deformation according to the relationship between permeability and volumetric strain. It is found that the gas seepage pressure has a great effect on the permeability evolution, i.e. permeability coefficients increase with increasing gas seepage pressures. Finally, the influence of gas seepage pressures on the failure behavior of brittle sandstone specimens is discussed.; Sheng-Qi YangYan-Hua HuangYu-Yong JiaoWei ZengQing-Lei Yu; 关键词：渗流特性岩石材料瓦斯压力砂岩

断续裂隙类岩石材料三轴压缩力学特性试验研究被引量：36: 2016年; 研究三向应力作用下裂隙对岩石力学特性的影响对于确保裂隙岩体工程稳定具有重要的实践意义。通过配制含两条不平行张开贯穿型裂隙类砂岩试样,采用MTS815.02岩石力学伺服试验机进行不同围压下常规三轴压缩试验。基于试验结果,详细分析了完整及断续不平行双裂隙类岩石材料的应力–应变曲线、强度和变形参数以及破裂模式。研究结果表明:1断续裂隙岩样应力–应变曲线呈现多台阶式软化,部分曲线出现双峰值现象;2完整及断续裂隙岩样峰值强度、裂纹损伤阈值和峰值应变均随着围压的增大呈线性增大。完整岩样峰值强度对围压的敏感程度最高,而断续裂隙岩样中由倾角45°,30°和60°依次减小;3断续裂隙岩样宏观破裂模式受裂隙倾角和围压的共同作用。当围压较小时,破裂形态受裂隙倾角的影响较大;当围压增大到一定程度后,裂隙倾角的影响逐渐减弱,围压的作用开始显现,岩样最终呈剪切破坏模式。; 黄彦华杨圣奇鞠杨周小平高峰; 关键词：岩石力学强度特征围压

煤样三轴循环加卸载力学特征颗粒流模拟被引量：25: 2016年; 基于煤样常规三轴试验,使用颗粒流程序PFC得到了一组能够较真实反映煤样宏观力学行为的细观参数。在此基础上,对煤样进行不同围压下循环加卸载颗粒流模拟试验,分析了不同围压下煤样的宏观参数、裂纹扩展过程及其之间的关系。通过分析弹性模量和塑性应变随加载轴向应变的变化规律,表明弹性模量随加载轴向应变先增大后减小、塑性应变随加载轴向应变先稳定增加后快速变化,证明了使用颗粒流程序模拟循环加卸载是可行的。其后对循环加卸载过程进行分析,结果表明裂纹数目的非"记忆"行为随加载的进行逐渐加强,峰后微裂纹主要产生于宏观裂纹之间的相互摩擦。结合裂纹在试样内的破裂过程分析,表明剪切带的形成是造成弹性模量和塑性应变出现拐点的主要原因,对试样在循环荷载作用下的破裂过程有了一定的认识。; 田文岭杨圣奇方刚; 关键词：颗粒流模拟塑性应变微裂纹

类岩石材料力学特性的试验及数值模拟研究被引量：22: 2014年; 在进行多组不同配比类岩石材料单轴压缩试验和巴西试验的基础上，详细分析了石膏水泥比和石英砂含量对类岩石材料的单轴抗压强度、抗拉强度及弹性模量等力学参数的影响规律，力图找到适合模拟现场砂质泥岩的类岩石材料及配合比。利用颗粒流程序（PFC）模拟，进一步研究了高径比和围压对类岩石材料力学特性的影响。结果表明：随着石膏水泥比的增大，抗压强度和弹性模量均逐渐减小，而抗拉强度逐渐增大；随着石英粉含量的增大，抗压强度和弹性模量均先增大后减小，而抗拉强度则为先减小后增大。结合单轴压缩过程的声发射特征，揭示了裂纹扩展与声发射有密切的关系。PFC2D模拟获得的力学参数与室内试验相近，破裂模式也与实际情况相似。通过尺寸效应的研究可知试样的高径比在2．0～2．5较合理。随着围压的增大，试样的峰值强度、残余强度、峰值应变及弹性模量等力学参数均增大，且围压会改变试样的破裂模式。; 黄彦华杨圣奇刘相如; 关键词：类岩石材料力学特性高径比围压颗粒流程序

高温后大理岩力学性质及其破坏规律研究被引量：28: 2014年; 基于大理岩在常温至高温800℃后的力学试验结果,分析了高温后大理岩峰值强度、峰值应变、弹性模量、变形模量以及应力-应变全过程曲线等随温度的变化规律,同时采用岩石声发射仪与扫描电镜试验仪,对高温后大理岩破坏规律进行了探讨。结果表明:高温后大理岩试样高度和直径将变大,质量和密度减小,但在200℃时变化不明显;在常温至高温200℃后,大理岩的力学性质变化不大;高温400℃~800℃,大理岩峰值强度、弹性模量和变形模量随着温度的升高而减小,而峰值应变则变大,并且随着温度的升高,变化越明显;声发射试验得到的振铃计数与应力-时间曲线具有较好地对应关系,充分反映了岩石在不同阶段内的破裂演化规律;温度对大理岩的破坏规律有着显著影响,温度升高使大理岩由脆性破坏向延性破坏的方向发展。; 陈国飞杨圣奇; 关键词：高温大理岩力学特性

改进的岩石Burgers流变模型及其试验验证被引量：10: 2014年; 为了准确描述不同轴压下岩石流变过程中的瞬时应变变化规律,提出一种用于描述岩石流变试验中瞬时塑性应变变化规律的裂隙塑性元件,将该元件与传统Burgers模型相结合组成改进的Burgers模型,给出了模型加卸载流变方程,对该模型的蠕变特性进行了分析。对莒山矿粉砂岩进行瞬时三轴压缩试验,得到试样在不同围压下全应力-应变曲线,给出了围压与峰值强度的线性关系,对粉砂岩试样进行多级增量循环加卸载流变试验,对试验数据进行辨识和分析,结果表明:瞬时塑性应变在模型参数辨识过程中不能忽略。使用改进的Burgers模型对不同应力水平条件下粉砂岩加卸载流变试验结果进行了拟合,效果较为理想,同时与传统Burgers模型对试验数据的拟合效果进行比较,验证了改进模型的正确性和合理性。; 徐鹏杨圣奇陈国飞

断续三裂隙砂岩单轴压缩裂纹扩展特征颗粒流分析被引量：14: 2016年; 节理裂隙对岩石的强度破坏及裂纹扩展特征具有显著影响.为了进一步认识预制裂隙对断续裂隙岩石力学行为的影响,本文在一组经过室内试验标定的细观参数的基础上,进行了断续三裂隙砂岩试样单轴压缩颗粒流模拟.基于模拟结果,分析了岩桥倾角对裂隙砂岩试样应力-应变曲线、强度变形参数以及裂纹扩展特征的影响.研究结果表明:(1)峰值强度、弹性模量、峰值应变、裂纹起裂应力和贯通应力均随着岩桥倾角的增大呈先减小后增大再减小变化趋势,而裂纹损伤阈值与岩桥倾角之间无明显相关性;(2)岩桥倾角主要影响中间裂隙2的起裂模式,当岩桥倾角较小时裂隙2尖端不易萌生裂纹;(3)裂纹贯通模式和程度均与岩桥倾角密切相关.当岩桥倾角为0°、30°和60°时只有2处贯通,岩桥倾角为90°和120°时发生4处贯通,而岩桥倾角为150°时有5处贯通.裂纹贯通形式主要分为7类,而且断续三裂隙砂岩贯通模式是其中一类或多类贯通形式的组合.最后,从细观应力场和位移场角度讨论了岩桥倾角较小时中间裂隙2尖端裂纹较难起裂的原因.; 黄彦华杨圣奇; 关键词：岩石力学力学特性

岩石巴西劈裂强度与裂纹扩展颗粒尺寸效应研究被引量：16: 2016年; 基于一组经室内巴西试验结果标定的类岩石材料细观参数,通过颗粒流程序(PFC)建立圆盘试样离散元模型,对含不同颗粒粒度中心直切槽圆盘试样进行巴西劈裂模拟,分析颗粒尺寸对荷载-位移曲线、拉伸强度和破裂模式的影响,揭示裂纹扩展过程中细观力场、微裂纹以及能量演化规律。研究结果表明:切槽圆盘试样荷载-位移曲线可分为单峰值(type I)、峰值之后软化(type II)以及峰值之后强化(type III)3种;切槽圆盘试样拉伸强度显著比完整圆盘的低,降幅与切槽倾角和颗粒半径相关;当切槽倾角不变时,拉伸强度总体上随着颗粒半径的增大而增大;而当颗粒半径不变时,拉伸强度随着切槽倾角的增大而减小;当切槽倾角相同时,不同颗粒半径中心直切槽圆盘试样破裂模式显著不同,颗粒尺寸主要影响中心直切槽圆盘试样次生裂纹的萌生和扩展;边界对试样作的功首先用于克服颗粒间黏结以产生裂纹,裂纹在应变能的作用不断扩展,在裂纹产生之后,摩擦能才开始起作用;颗粒的运动程度很低,因此动能很小;边界能与抗拉强度总体上呈正比关系,即边界能越大,拉伸强度越大。; 黄彦华杨圣奇鞠杨周小平赵坚; 关键词：岩石力学颗粒流

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国家自然科学基金(41272344)

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