高应变率下煤系砂岩抗拉性能及损伤破裂机理研究
发布时间：2020-12-15 09:21
随着我国岩土工程的迅猛发展及大量岩石动力学问题的涌现,使得岩石动力学理论与实验研究成为学者们广泛关注的热点。岩石为典型的各向异性介质,其抗拉性能远低于抗压性能,拉破坏为岩石破坏的主要模式。因此,研究高应变率下岩石的抗拉性能及损伤破裂机制,对于岩石动力学理论及其工程应用研究具有重要的学术价值。本文以煤系砂岩为研究对象,综合应用实验研究、理论分析等方法与手段,借助于先进的测试技术与设备,结合现代力学理论,对高应变率下煤系砂岩的抗拉性能及损伤破坏机理进行了系统研究,取得了如下创新性成果:（1）借助于分离式霍普金森拉杆（SHTB）试验系统,结合专用的粘结技术实现了高应变率下岩石试样的直接拉伸试验,得到了煤系砂岩抗拉力学性能及宏观破坏特征等随应变率的变化规律,并定量地给出了与单轴压缩试验和劈裂拉伸试验结果的差异性。研究表明:煤系砂岩的抗拉强度、动态弹模、峰值应变等均随着应变率的增加而增大;随试样长径比的增加而降低;破断特征主要为沿岩样横截面的拉破坏。（2）借助于分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统,进行了高应变率下煤系砂岩的劈裂拉伸试验,得到了煤系砂岩的劈裂拉伸抗拉强度及宏观破坏特征随应变率的...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：211 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
动力学分类及对应的试验方法
1 绪论真实地反映岩石的抗拉强度，对于硬岩，一般偏低约 50%到状岩石，则偏高很多。张少华等[172]比较了弧形夹具劈裂、拉伸三种试验方法，在岩石的直接拉伸法中将岩石加工成“8殊夹具夹紧后施加拉伸（如图 1-2）。结果表明：三种不同的强度相差很大，并且通过对弧形夹具和角形夹具劈裂试验试测定，分析了产生上述偏差的原因。
图 2-1 巴西圆盘试验试样加载方法Figure2-1 Loading mechod in Brazilian disc te样加载方法如图 2-1 所示。根据弹性力析解[1,2]，对于厚度为 B，半径为 R 的，圆盘中任一点 A 的正应力 x， y和2 21 1 2 21 23 31 21 22 21 1 2 21 22 sin cos sin cos2 cos cos2 cos sin cos sinP θ θ θ θ PπB r r πRP θ θ PπB r r πRBP θ θ θ θπB r r 5mm，厚度 B=25mm，作用力 P=1kN,力 x的等值线分布图，如图 2-2 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同饱水度红砂岩静态本构关系及动态力学性能研究[J]. 郑广辉,许金余,王鹏,方新宇,王佩玺,闻名. 振动与冲击. 2018(16)
[2]端面不平行对岩石SHPB测试结果的影响分析[J]. 袁璞,马芹永,马冬冬. 爆破. 2018(02)
[3]冲击作用下岩石动态断裂试验研究[J]. 杨振华. 公路交通科技(应用技术版). 2018(06)
[4]干湿循环作用下红砂岩动态拉伸力学性能试验研究[J]. 杜彬,白海波,马占国,李明,武光明. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[5]煤矿泥岩和砂岩冲击破碎与耗能特性试验[J]. 宗琦,柏杨,朱玉飞. 科学技术与工程. 2018(11)
[6]冲击荷载下节理数对类岩石动力学特性的影响[J]. 王建国,郭延辉,张小华,徐培良,杨德源. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[7]论矿区综合地质勘探与深部煤矿资源的开采[J]. 梅昌龙. 资源信息与工程. 2017(05)
[8]长江科学院专家应邀参加第七届中俄深部岩石动力学高层论坛[J]. 黄书岭. 长江科学院院报. 2017(09)
[9]基于单轴压缩试验的岩石损伤力学参数修正及数值模拟[J]. 王嵩,左双英,曲传奇,刘明发,贾杰南. 贵州大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]Failure mechanism and control technology of water-immersed roadway in high-stress and soft rock in a deep mine[J]. Yang Renshu,Li Yongliang,Guo Dongming,Yao Lan,Yang Tongmao,Li Taotao. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
博士论文
[1]脆性岩石抗拉特性及其破裂机制的试验与细观模拟研究[D]. 许学良.北京科技大学 2017
[2]低温作用下岩石动态力学性能试验研究[D]. 杨阳.中国矿业大学(北京) 2016
[3]高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究[D]. 李明.中国矿业大学 2014
[4]横观各向同性岩体巴西劈裂试验理论及工程应用研究[D]. 刘运思.中南大学 2013
[5]煤矿深部岩石动态力学特性试验研究及其应用[D]. 平琦.安徽理工大学 2013
[6]岩石类材料的动态性能研究[D]. 翟越.长安大学 2008
硕士论文
[1]深部高应力工程软岩巷道连续“双壳”围岩控制机理研究[D]. 王仲永.河北工程大学 2016
[2]岩石力学动、静态参数关系研究[D]. 王艳梅.西南石油大学 2012
[3]分离式霍普金森压杆实验端面摩擦效应研究[D]. 王晓燕.国防科学技术大学 2004
本文编号：2918044
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：211 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
动力学分类及对应的试验方法
1 绪论真实地反映岩石的抗拉强度，对于硬岩，一般偏低约 50%到状岩石，则偏高很多。张少华等[172]比较了弧形夹具劈裂、拉伸三种试验方法，在岩石的直接拉伸法中将岩石加工成“8殊夹具夹紧后施加拉伸（如图 1-2）。结果表明：三种不同的强度相差很大，并且通过对弧形夹具和角形夹具劈裂试验试测定，分析了产生上述偏差的原因。
图 2-1 巴西圆盘试验试样加载方法Figure2-1 Loading mechod in Brazilian disc te样加载方法如图 2-1 所示。根据弹性力析解[1,2]，对于厚度为 B，半径为 R 的，圆盘中任一点 A 的正应力 x， y和2 21 1 2 21 23 31 21 22 21 1 2 21 22 sin cos sin cos2 cos cos2 cos sin cos sinP θ θ θ θ PπB r r πRP θ θ PπB r r πRBP θ θ θ θπB r r 5mm，厚度 B=25mm，作用力 P=1kN,力 x的等值线分布图，如图 2-2 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同饱水度红砂岩静态本构关系及动态力学性能研究[J]. 郑广辉,许金余,王鹏,方新宇,王佩玺,闻名. 振动与冲击. 2018(16)
[2]端面不平行对岩石SHPB测试结果的影响分析[J]. 袁璞,马芹永,马冬冬. 爆破. 2018(02)
[3]冲击作用下岩石动态断裂试验研究[J]. 杨振华. 公路交通科技(应用技术版). 2018(06)
[4]干湿循环作用下红砂岩动态拉伸力学性能试验研究[J]. 杜彬,白海波,马占国,李明,武光明. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[5]煤矿泥岩和砂岩冲击破碎与耗能特性试验[J]. 宗琦,柏杨,朱玉飞. 科学技术与工程. 2018(11)
[6]冲击荷载下节理数对类岩石动力学特性的影响[J]. 王建国,郭延辉,张小华,徐培良,杨德源. 地下空间与工程学报. 2017(S2)
[7]论矿区综合地质勘探与深部煤矿资源的开采[J]. 梅昌龙. 资源信息与工程. 2017(05)
[8]长江科学院专家应邀参加第七届中俄深部岩石动力学高层论坛[J]. 黄书岭. 长江科学院院报. 2017(09)
[9]基于单轴压缩试验的岩石损伤力学参数修正及数值模拟[J]. 王嵩,左双英,曲传奇,刘明发,贾杰南. 贵州大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]Failure mechanism and control technology of water-immersed roadway in high-stress and soft rock in a deep mine[J]. Yang Renshu,Li Yongliang,Guo Dongming,Yao Lan,Yang Tongmao,Li Taotao. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(02)
博士论文
[1]脆性岩石抗拉特性及其破裂机制的试验与细观模拟研究[D]. 许学良.北京科技大学 2017
[2]低温作用下岩石动态力学性能试验研究[D]. 杨阳.中国矿业大学(北京) 2016
[3]高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究[D]. 李明.中国矿业大学 2014
[4]横观各向同性岩体巴西劈裂试验理论及工程应用研究[D]. 刘运思.中南大学 2013
[5]煤矿深部岩石动态力学特性试验研究及其应用[D]. 平琦.安徽理工大学 2013
[6]岩石类材料的动态性能研究[D]. 翟越.长安大学 2008
硕士论文
[1]深部高应力工程软岩巷道连续“双壳”围岩控制机理研究[D]. 王仲永.河北工程大学 2016
[2]岩石力学动、静态参数关系研究[D]. 王艳梅.西南石油大学 2012
[3]分离式霍普金森压杆实验端面摩擦效应研究[D]. 王晓燕.国防科学技术大学 2004
本文编号：2918044
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