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相似文献
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1.
离散元模拟是一种新的动力学模拟方法,它可以提供模型内部肉眼不能辨别的微小形变信息,生动的给出构造形变的几何特征与动力学过程,是我们深入了解地质构造形成演化历史、理解岩石变形机制、准确解译地震数据的良好方法.本文基于离散元理论构建模型,用C 和Java语言编写程序加以实现,模拟挤压条件下盐上褶皱和推覆带构造的形成、演化过程,通过四组对比实验的比较分析,详细研究了岩性强弱和推覆速度对盐相关挤压构造演化的控制作用.研究结果表明1)沿积压方向,断层的年龄由老到新,约靠近推覆前端的断层越新.在挤压形变过程中,一旦有新的主要断层形成,之前的老断层即停止活动;2)脆性地层发育较多的断层,主断层贯穿整个地层,韧性地层中断层数量较少,断层位移小,只切断部分地层;3)脆性地层形变过程中地层厚度基本不变,显示地层内部应变较小,韧性地层的厚度有明显变化,显示地层内部应变较强;4)在岩性相似的务件下,挤压速率幔的系统断层发育较多,并且形变传播较远.  相似文献   

2.
3.
高应变率条件下三峡工程花岗岩动力特性的试验研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
李刚  陈正汉  谢云  祝文化 《岩土力学》2007,28(9):1833-1840
采取多种措施改进了分离式Hopkinson压杆试验技术,用改进的设备对三峡坝址处的花岗岩进行了大量的动态单轴压缩试验和劈裂试验,发现该岩石具有明显的应变率效应,其动态压缩破坏呈3种形态:边缘崩落、留心破坏、完全破坏;探讨了相应的破坏机制;分析了应变率对动态弹性模量和动态抗压强度的影响;以Hoek-Brown破坏准则为基础建立了相应的动态破坏准则。  相似文献   

4.
杜海民  马巍  张淑娟  周志伟 《岩土力学》2016,37(5):1373-1379
通过对泥浆制样法制备的冻结粉质砂土的单轴压缩试验,系统地研究了冻结砂土在一个宽泛应变率以及含水率范围内的单轴压缩破坏应变特性和线弹模量特性。结果表明:随着应变率的增加,当含水率为12.0%,破坏应变逐渐增大;当含水率在16.7%~24.0%范围内时,破坏应变先增大后减小;当含水率大于等于30.6%时,破坏应变逐渐减小,3种情况下破坏应变最终都逐渐趋于稳定。破坏应变随含水率增加而先急剧增大到一个最大值,然后急剧减小,当含水率超过41.5%时,基本趋于冰的破坏应变。线弹模量先随着应变率的增大而非线性增大到一个最大值,然后应变率的继续增大使线弹模量逐渐减小,线弹模量与应变率的关系满足二次抛物函数规律。在温度为 2.0 ℃,应变率小于4.67×10-3 s-1的条件下,线弹模量随着含水率的增大而非线性增大,直至最后趋于冰的线弹模量;而在大于等于该应变率的条件下,随着含水率的增大,线弹模量先增大到一个最大值,然后减小趋于冰的线弹模量。当温度为 5.0 ℃时,类似的应变率临界值为1.00×10-2 s-1。  相似文献   

5.
刘俊新  刘伟  杨春和  霍亮 《岩土力学》2014,35(11):3093-2100
为了揭示泥页岩在不同应变速率下的力学特征,为页岩气的开采提供科学指导,分别在5×10-4/s、1×10-4/s、1×10-5/s、 1×10-6/s四种不同应变速率下对页岩开展单轴压缩力学试验。研究表明,应变速率对页岩的弹性模量、峰值强度、破裂形态等具有显著影响,应变速率从高到低,弹性模量和峰值强度都呈逐渐降低趋势,但下降速度逐渐放缓,两者与应变速率负对数大致呈幂函数关系,而采用平均值拟合时则相关性较高,相对而言,弹性模量的应变率效应更显著;应变速率对破裂形态的影响极为明显,在高应变速率下页岩迅速劈裂为较少的大块,整体构架丧失,随着应变速率降低,破裂过渡为劈裂为主,伴随局部剪切破坏,达到最低应变速率时主要呈劈裂破坏,但同时形成较多横向分布裂纹,即低应变速率下破坏均匀且形成纵横切割试样的网状裂纹,页岩的应变速率在整体上对破裂方式影响最为显著,主要表现为低应变速率下的破坏更均匀、更易形成裂纹网。因此,该特性对于确立页岩力学参数及设计压裂方案具有重要启发作用。  相似文献   

6.
为研究花岗岩残积土的动态冲击性能,开展了高速冲击下的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,与常规应变率下的试验结果比较,分析了高应变率对花岗岩残积土的应力?应变特性和强度的影响。结果表明:低、高应变率下的花岗岩残积土的?-?a(轴向应力?轴向应变)曲线均呈现出软化型。随着应变率 增加,?-?a曲线向?a增大的方向移动,破坏应变?af增加。但高应变率下?af增加的程度更加明显。花岗岩残积土的峰值强度普遍具有应变率依赖性,二者可用直线关系拟合,但低、高应变率下的拟合关系并不一致。提出了率敏性因子m定量评价依赖性强弱。研究发现,随着应变率的提高,强度的应变率依赖性减弱,低应变率下的m为26.694,而高应变率下仅为0.013。相关试验结果指出,高速冲击荷载对土体总体有害。工程中应该采取合理措施控制冲击荷载的危害。该研究有助于深化花岗岩残积土动态冲击性能的理解,为相关工程的施工与设计提供技术参考。  相似文献   

7.
李晓照  邵珠山  戚承志 《岩土力学》2019,40(11):4249-4258
岩石内部细观裂纹的存在,对压缩作用下岩石剪切断裂的宏观现象有着重要的影响。然而,能够通过解析解阐释细观裂纹几何特性、围压等影响因素对压缩作用下剪切断裂面角度变化趋势的研究很少。基于Ashby模型中提出的裂纹尖端应力强度因子,提出了一种改进的考虑裂纹角度影响的应力强度因子表达式。利用该改进的应力强度因子表达式,推出了一个可以预测岩石峰值强度的裂纹扩展、应变与应力之间的本构关系。结合本构关系的峰值强度与摩尔-库仑失效准则,得到了岩石损伤与内摩擦角、黏聚力、剪切强度及失效断裂面角度之间的理论关系;讨论了围压、裂纹尺寸、角度及摩擦系数对岩石宏观剪切断裂面角度的影响,通过试验结果验证了模型合理性。结果表明:随着损伤增大,内摩擦角、黏聚力及剪切强度不断减小;随着围压增大、摩擦系数增大和初始裂纹尺寸减小,剪切断裂面角度不断增大;随着裂纹角度增大,剪切断裂纹面角度先减小后增大。  相似文献   

8.
马林建  李增  罗棕木  魏厚振  段力群 《岩土力学》2019,40(12):4637-4643
珊瑚单颗粒破碎特性与珊瑚砂高压缩性、剪缩性及良好蠕变性等宏观力学行为密切相关。珊瑚颗粒的应变率效应对于不同形式荷载作用下珊瑚砂强度与变形特性研究具有重要意义。对约300颗珊瑚颗粒进行0.1~50 mm/min位移速率下的单颗粒破碎试验,探讨加载应变速率对颗粒破碎强度、破碎模式、破碎能量及破碎分形的影响。结果表明,珊瑚颗粒破碎强度服从Weibull分布规律,且特征破碎强度随应变率的提高非线性增大;随着加载速率的增大,颗粒主劈裂破坏往往先于棱角的局部碎裂和表面研磨,相应的荷载?位移曲线呈现出由峰前“多峰”向峰后“多峰”现象转变;珊瑚颗粒破碎能量密度和破碎分形维数同样具有明显的应变率效应,且均与对数应变率呈线性正相关关系,表征能量耗散和破碎程度均随加载应变率的增大而增大。  相似文献   

9.
张华  陆峰 《岩土力学》2009,30(Z1):29-32
采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对花岗岩进行了10~1~10~2 s~(-1)应变率段的动态压缩试验.试验主要做了以下3点改进:(1)采用大直径变截面锥杆,并严格限制试件长径比;(2)选用退火紫铜片和药用胶布作为脉冲整形器;(3)在入射杆与试件接触端面加设万向头.此外,通过高―低应变率重复加载试验得到了花岗岩材料在变速重复冲击下特有的力学性能.结论表明,在此应变率段花岗岩材料具有明显的应变率硬化效应,峰值应力前应力-应变曲线的跃进特性.  相似文献   

10.
This paper presents a numerical study of thermal shock weakening of granite rock under dynamic loading. A fully 3D numerical scheme based on a combined continuum viscodamage-embedded discontinuity model and an explicit scheme to solve the underlying thermomechanical problem was developed and validated through numerical examples. First, the dynamic Brazilian disc test is simulated on intact numerical rock. Then, thermal shock-induced cracking due to a moving external heat flux boundary condition, mimicking experiments based on plasma jet treatment, is numerically predicted. Finally, numerical Brazilian disc test is conducted on the thermal shocked numerical samples. The predicted and experimental weakening effects are in good agreement demonstrating that the present modeling approach has good predictive capabilities. The practical significance of the results is that heat shock pretreatment can substantially enhance rock gravel and rubble crushing.  相似文献   

11.
剪应变率对湛江强结构性黏土力学性状的影响   总被引:2,自引:3,他引:2  
蔡羽  孔令伟  郭爱国  拓勇飞 《岩土力学》2006,27(8):1235-1240
以湛江强结构性黏土为对象,系统地开展了剪应变率对其力学性状影响的三轴试验研究,发现强结构性黏土具有独特的剪切速率力学效应,其CU剪切强度随剪应变率的增大而呈现先减小后增大的特征,存在临界速率现象;在低围压条件下,剪应变率对孔隙水压力的影响很小,随着围压的增大,其影响逐渐明显;随剪切速率增大,其黏聚力与内摩擦角整体上分别呈现减小与增大的变化规律,而当剪切速率增大到一定程度均出现转折点,但后者滞后于前者。引起上述现象的原因在于黏土的结构性破损性状与其结构性强弱相关联,为深入认识结构性黏土的工程特性提供了帮助。  相似文献   

12.
陈乐求 《地质与勘探》2017,53(5):1025-1031
以玄武岩为试样,开展了中低应变率下的岩石单轴抗压试验。本次研究分析应变率对岩石抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数的影响,分别提出了岩石抗压强度、弹性模量、泊松比等参数与应变率之间的拟合关系式。以峰值应力对应的应变和峰值后的软化模量为脆性评价指标,分析加载应变率对岩石脆性的影响。研究表明:(1)岩石抗压强度、弹性模量均随应变率的增加而增加。(2)岩石泊松比随应变率增加而减小。(3)随着应变率增加大,峰值应力对应的应变增大,峰值后的应变软化程度减小,岩石脆性减弱。(4)应变率对岩石抗压强度影响较大,对弹性模量和泊松比的影响较小。(5)曲线拟合效果良好,提出的拟合关系式合理。  相似文献   

13.
低围压下冻结粉质粘土的三轴强度及变形分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
孙星亮  汪稔  胡明鉴  胡建华 《岩土力学》2005,26(10):1623-1627
高围压和低围压对冻土的变形性能及力学指标有不同的影响。对冻结粉质粘土进行了3种负温、4种围压下的三轴试验。试验结果表明:在温度相同时,不同围压、不同应变速率下的应力-应变曲线具有相同的形态,其三轴抗剪强度与围压及温度有明显的线性关系,与应变速率成指数关系;变形模量与围压没有明显的相关关系,但与温度成线性关系,与应变速率成指数关系。而且从冻土结构角度分析了冻土变形及其强度表现的内在原因。  相似文献   

14.
This paper deals with numerical modeling of dynamic failure phenomena in rate‐sensitive quasi‐brittle materials, such as rocks, with initial microcrack populations. To this end, a continuum viscodamage‐embedded discontinuity model is developed and tested in full 3D setting. The model describes the pre‐peak nonlinear and rate‐sensitive hardening response of the material behavior, representing the fracture‐process zone creation, by a rate‐dependent continuum damage model. The post‐peak response, involving the macrocrack creation accompanied by exponential softening, is formulated by using an embedded displacement discontinuity model. The finite element implementation of this model relies upon the linear tetrahedral element, which seems appropriate for explicit dynamic analyses involving stress wave propagation. The problems of crack locking and spreading typical of embedded discontinuity models are addressed in this paper. A combination of two remedies, the inclusion of viscosity in the spirit of Wang's viscoplastic consistency approach and introduction of isotropic damaging into the embedded discontinuity model, is shown to be effective in the present explicit dynamics setting. The model performance is illustrated by several numerical simulations. In particular, the dynamic Brazilian disc test and the Kalthoff–Winkler experiment show that the present model provides realistic predictions with the correct failure modes and rate‐dependent tensile strengths of rock at different loading rates. The ability of initial embedded discontinuity populations to model the initial microcrack populations in rocks is also successfully tested. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

15.
人工冻土围压SHPB试验与冲击压缩特性分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用分离式Hopkinson压杆(SHPB),以铝质套筒作为围压装置,分别研究温度为-8、-12、-16 ℃在不同应变率下的人工冻结黏土围压状态变形特征和轴向动态应力-应变关系。研究结果表明:在围压状态下,冻土呈黏塑性破坏特征;当人工冻结黏土温度为-16 ℃、平均应变率分别为410、457、525、650、827 s-1时,其最大应力分别为10.76、12.18、14.27、20.24、23.34 MPa,最大应变分别为0.081 7、0.097 2、0.105 0、0.131 0和0.166 0,表现出较强应变率效应;-12 ℃和-16 ℃时在应变率为457 s-1下的最大应力分别为8.28 MPa和12.18 MPa;当应变率相同时,温度越低,最大应力越大,冻结黏土表现出较强的温度相关性。人工冻土的动力学特性为冻土开挖方法的研究提供依据。  相似文献   

16.
杨继红  秦四清  杨省伟 《岩土力学》2006,27(Z2):296-300
从宏观分析与微观机制方面探讨了围压、孔隙水压力对岩体应力应变曲线峰后特性即脆-延性转变的影响。定义了一个峰后破坏割线模量 来表征孔隙水压力对岩体应力应变曲线转型的影响,并结合斜坡失稳的刚度判据,进一步分析了孔隙水压力对应力应变曲线峰后斜率的影响,随孔隙水压力的增加,峰后曲线斜率变陡,峰后刚度增大,即材料的均匀性、脆性增大与刚度比k减小。因此在围压等外界环境因素及系统内部条件不变时,刚度比 时就存在一个临界孔隙水压力 ,也就是说降雨等涨落因素引起滑面介质中的孔隙水压力大于这个临界值时斜坡就易于发生突变失稳。从而进一步加深认识了降雨等外部涨落因素对斜坡系统失稳的重要触发作用。  相似文献   

17.
周万欢  殷建华 《岩土力学》2011,32(Z1):691-0696
灌浆土钉在边坡加固工程中有着广泛的应用。土钉在不同条件下的抗拔机制仍是进一步研究的课题。通过建立一个三维有限元模型,研究土钉在不同上覆压力和剪胀作用下的土钉抗拔行为。采用摩尔-库仑模型模拟花岗岩土,土与土钉界面采用“接触对”和库仑摩擦模型描述。模型可以模拟土钉发生较大抗拔位移下发生滑移破坏的过程。模型参数通过三轴试验结果进行校正。通过与大尺寸室内抗拔试验结果相比较,验证了模型的有效性。模型展现了土钉在钻孔后和抗拔过程中土钉周围的土压力的变化。最后通过参数分析,研究了上覆压力和剪胀对土钉抗拔力的影响。结果显示,当上覆压力较小时,剪胀角对抗拔应力的影响较小。随着上覆压力的增加,剪胀角对抗拔应力的影响变得更加明显。  相似文献   

18.
水力压裂现场原位测试试验的破裂压力是计算构造地应力的重要参数。为了探究流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响,设计4种不同恒定流量情况的低渗透硬脆灰岩室内大型水力压裂试验,结合声发射监测技术分析不同流量下水力裂缝破裂压力、破坏模式和缝网复杂程度的规律以及流量与增压率的内在关系。试验结果表明:流量越大,破裂压力越高,缝网复杂程度越低;典型压力?时间曲线分为缓慢增压段、急速增压段、稳定增压段和突然下降段;稳定增压段增压率保持不变,压力随时间线性增长,其增压率的大小和流量存在明显的线性关系;基于流量与稳定增压段增压率的线性关系,考虑流量因素的Ito理论可以很好地定量解释流量对破裂压力的影响,试验结果与理论预测吻合度较高。  相似文献   

19.
The hydraulic fracturing technique has been widely applied in many fields, such as the enhanced geothermal systems (EGS), the improvement of injection rates for geologic sequestration of CO2, and for the stimulations of oil and gas reservoirs. The key points for the success of hydraulic fracturing operations in unconventional resources are to accurately estimate the redistribution of pore pressure and stresses around the induced fracture and predict the reactivations of preexisting natural fractures. The pore pressure and stress regime around hydraulic fracture are affected by poroelastic and thermoelastic phenomena as well as by fracture opening compression. In this work, a comprehensive semi-analytical model is used to estimate the stress and pore pressure distribution around an injection-induced fracture from a single well in an infinite reservoir. The model allows the leak-off distribution in the formation to be three-dimensional with the pressure transient moving ellipsoidically outward into the reservoir from the fracture surface. The pore pressure and the stress changes in three dimensions at any point around the fracture caused by poroelasticity, thermoelasticity, and fracture compression are investigated. With Mohr-Coulomb failure criterion, we calculate the natural fracture reactivations in the reservoir. Then, two case studies of constant water injection into a hydraulic fracture are presented. This work is of interest in the interpretation of microseismicity in hydraulic fracturing and in the estimation of the fracture spacing for hydraulic fracturing operations. In addition, the results from this study can be very helpful for the selection of stimulated wells and further design of the refracturing operations.  相似文献   

20.
Creep and rate of loading effects on geogrid- reinforced sand   总被引:1,自引:0,他引:1  
This paper presents the results of studies of creep and rate of loading effects on geogrid-reinforced dune sand. Model plate load tests were conducted on reinforced sand beds under displacement and load controls. Displacement controlled set of plate load tests were carried out in the range 1–0.001 mm/min. Load controlled set of plate load tests were carried out in which the staged pressure was held constant for 6000 min. Results indicate that rate of displacement (strain rate) is very significant for potential improvement of geogrid-reinforced sand. Both stiffness and bearing capacity of geogrid-reinforced sand increases logarithmically with rate of displacement. Geogrid reduces the creep of sand especially in the working pressure range. A simple stiffness degradation and creep relationships were obtained for geogrid-reinforced dune sand. The results of the tests are reported, and the significance of each control variable is assessed.  相似文献   

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