岩石卸围压破坏过程的能量耗散分析_朱泽奇
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粗砂岩变形破坏过程中的能量演化机制王云飞;郑晓娟【摘要】对粗砂岩进行单轴试验测得其力学参数,然后采用颗粒流和fish程序获得粗砂岩的细观力学参数进行不同围压下的压缩试验,分析粗砂岩的变形和强度特性以及在变形破坏过程中的能量演化规律.获得主要结论:随着围压增加粗砂岩屈服阶段明显增加,峰值强度提高,峰后由明显软化逐渐向塑性流动过渡,表明随着围压增加粗砂岩脆性降低而延性提高,主应力表示的二次型强度准则比直线型更加贴近试验结果.粗砂岩在变形破坏过程中,弹性阶段吸收的能量主要以弹性应变能的形式存储,屈服阶段弹性应变能增速减缓而耗散能增速加快,围压越高峰值处对应的耗散能越大表明高围压下破坏时岩石内部损伤严重,峰后阶段弹性应变能在低围压下急剧减小而高围压下缓慢减小.弹性储能极限随围压增加呈现线性增大趋势,弹性应变能与岩石吸收总能量之比先减小而后趋于常值.【期刊名称】《河南理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(034)001【总页数】5页(P30-34)【关键词】粗砂岩;强度;能量演化机制【作者】王云飞;郑晓娟【作者单位】河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000;焦作师范高等专科学校管理学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TU452(1.School of civil engineering,Henan Polytechnic university,Jiaozuo454000,Henan,China;2.Management school ,Jiaozuo Teachers College, Jiaozuo454000, Henan,C hina)Key words:grit stone;strength; energy; evolution mechanism岩石受载后发生变形甚至破坏,在这一破坏过程中伴随着能量的转化。
外荷载对岩石做功,其中一部分以可释放弹性应变能的形式存储在岩石中,另一部分能量由岩石内部损伤形成消耗。
岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究摘要:岩石变形破坏经常会致使一些较为严重的地质灾害或事故问题,所以对岩石变形破坏过程机理进行相关的研究是非常重要的,本文从能量这一角度出发,对岩石变形破坏过程之中的能量传递以及耗散进行了相关的研究,其中主要包括岩石变形与破坏过程之中能量的类型、岩石变形破坏的过程阶段,并通过实验对能量的耗散开展了一定的实验研究,得到了岩石变形破坏过程之中能量转变的相应关系,希望可以给相关人士提供一定的借鉴。
关键词:岩石;变形破坏;能量传递;能量耗散1.岩石变形破坏过程中的能量在岩石变形过程之中所产生的能量是和其具体的形变方式相互对应的,形变方式不同常常会产生不同的能量,对应关系比如说:弹性形变常常会产生弹性势能,塑性形变往往会产生塑性势能;表面破坏往往会产生表面能、辐射能和动能。
就目前的研究发现,岩石变形破坏过程之中能够产生这几种能量,而且这些能量可以在岩石形变破坏中进行数次转换。
在岩石最初接触到外力的时候,岩石内部会出现一定的形变,在此情况下外部能量会通过弹性势能的方式储存到岩石之中,而且弹性势能能够与相应的力学理论结合起来进行计算。
弹性势能是一种重要能量,其在岩石出现破坏问题的情况下,会从岩石内部释放出,进而转变成别的形式的能量。
所以一般而言岩石在出现破坏后所释放出的能量都是之前受到外力作用积累的弹性势能,之后能量会在岩石形变的作用下产生了一定的影响。
在外部作用力之下岩石不仅会出现弹性形变,岩石的内部还可能会出现空洞与裂纹问题,此时部分外部作用力会转变成岩石表面能,这一能量能够应用损伤力学理论计算出来。
如果外部作用力的影响加大,岩石内部就会出现更大程度的裂纹问题,若裂纹扩展产生的能量较大,会使得裂纹变得更大,能够应用断裂力学的理论来计算出此时所释放出来的能量。
在岩石变形的时候还会出现塑性形变现象,并且产生塑性形变势能。
除此之外岩石在裂开的时候,所含物质之中的粒子电荷和自由电子等都会产生一定的转移与扩散现象,这一过程之中的岩石会朝外以声波、电磁波等形式释放出能量。
不同卸荷路径下大理岩破坏过程能量演化规律丛宇;王在泉;郑颖人;冯夏庭;张黎明【摘要】为寻找破坏过程中能量的实时演化规律,对大理岩进行不同路径的加、卸载试验,探讨岩体轴向能量、实际吸收的总能量随应变的演化规律.研究结果表明:在不同应力路径下,岩样轴向能量随应变的增加而呈非线性增大,初期能量增长速率较小,随后速率慢慢增大,在达到岩样临界破坏点时,出现1个速率的拐点,随后增长速率趋于稳定;在不同应力路径下,岩样破坏的轴向能量-应变曲线与总能量-应变曲线都存在1个速率突然变化的拐点,轴向能量的拐点出现在对应应力-应变曲线的破坏处,而总能量的拐点出现在对应峰值处.围压的变化没有改变不同路径下岩样的轴向能量-应变曲线的形式,但在不同围压下,加轴压、卸围压路径的总能量-应变曲线呈现不同的形式.卸围压速率没有改变轴向能量与总能量曲线的形式,只是改变曲线在不同阶段的变化速率.围压的增大,不同路径下岩样的轴向能量与总能量差增大,而卸荷速率的影响正好相反.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】8页(P3140-3147)【关键词】能量演化;应力路径;卸围压;拐点【作者】丛宇;王在泉;郑颖人;冯夏庭;张黎明【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉,430071;青岛理工大学理学院,山东青岛,266033;青岛理工大学理学院,山东青岛,266033;后勤工程学院建筑工程系,重庆,400041;中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉,430071;青岛理工大学理学院,山东青岛,266033【正文语种】中文【中图分类】TD315应力−应变作为特定力学状态的描述手段,只是热力学状态某一方面的表征,单纯依靠应力−应变关系建立强度准则或以其大小作为破坏判据很难真实反映岩石的破坏规律。
从热力学角度可知,物质的破坏不过是能量驱动下的一种状态失稳现象[1]。
因此,抓住岩体变形破坏的能量本质,详细分析岩体变形破坏过程能量的演化规律,建立以能量为基础的岩样强度准则、破坏判据,就有可能更真实地反映岩体的变形破坏规律,服务于工程实践。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在岩石工程中,冲击荷载下的岩石切削破碎是一个常见的现象,对于矿山开采、隧道掘进等工程具有极其重要的意义。
理解并分析这一过程中的能量耗散特征,不仅有助于优化岩石破碎工艺,还能为提高生产效率和降低成本提供科学依据。
本文将通过分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征,探讨其内在规律和影响因素。
二、冲击荷载下岩石切削破碎的基本原理在冲击荷载作用下,岩石切削破碎的过程涉及到多种物理机制。
首先,冲击力使岩石产生应力集中,当应力超过岩石的强度极限时,岩石发生破裂。
同时,切削工具与岩石的相互作用产生热能,影响岩石的破碎过程。
这一过程中,能量以多种形式耗散,包括塑性变形能、热能、振动能等。
三、能量耗散的特征分析(一)塑性变形能塑性变形能是冲击荷载下岩石切削破碎的主要能量耗散形式之一。
在切削过程中,岩石发生塑性变形,吸收大量能量。
塑性变形能的耗散与岩石的力学性质、切削工具的几何形状和切削速度等因素密切相关。
(二)热能切削过程中,由于摩擦和剪切作用,会产生大量的热能。
这些热能以热传导、热辐射等形式耗散。
热能对岩石的破碎效果和切削工具的磨损有重要影响。
(三)振动能在冲击荷载作用下,岩石破碎过程中会产生振动。
这种振动能量以声波或机械波的形式传播,并在一定程度上影响破碎效果和周围环境的稳定性。
四、影响因素分析(一)岩石性质不同种类的岩石具有不同的力学性质和破碎特性,因此其能量耗散特征也存在差异。
例如,硬岩和软岩在切削破碎过程中的能量耗散规律有明显区别。
(二)切削工具切削工具的几何形状、硬度、耐磨性等因素都会影响切削过程中的能量耗散。
合理的选择和使用切削工具能够有效地降低能量耗散,提高生产效率。
(三)切削速度和方式切削速度和方式对能量耗散具有显著影响。
较高的切削速度可能增加热能和振动能的耗散,而不同的切削方式(如单向切削、双向交叉切削等)也会影响能量的分布和耗散规律。
五、结论通过对冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征进行分析,可以得出以下结论:1. 塑性变形能、热能和振动能是冲击荷载下岩石切削破碎的主要能量耗散形式。
三轴循环加卸载下煤岩损伤的能量机制分析彭瑞东;鞠杨;高峰;谢和平;王鹏【摘要】由于煤岩的变形破坏是一个十分复杂的损伤演化过程,因此有必要深入研究各种加载模式下煤岩损伤演化过程的能量转化机制.通过岩石三轴循环加卸载试验,分析了不同围压作用下煤岩的损伤演化行为.实验研究表明,在循环加卸载情况下,煤岩表现出明显的循环滞后环,且随应力的增大煤岩的损伤耗散能增大.在低围压下及单轴压缩下,煤岩的弹性模量随循环应力增大而下降,但在高围压下煤岩的弹性模量没有随循环应力增大而下降.这表明围压的作用引起了煤岩损伤机制的变化.为此给出了基于能量分析的损伤变量定义及其演化规律,克服了传统的基于弹性模量定义的损伤变量的不足,可以较好地描述不同围压作用下的煤岩损伤演化程度.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)002【总页数】8页(P245-252)【关键词】煤岩;三轴压缩;能量;弹性模量;滞后环;损伤变量【作者】彭瑞东;鞠杨;高峰;谢和平;王鹏【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;四川大学,四川成都610065;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD315在地质构造或工程扰动的影响作用下,煤岩的变形破坏过程是一个十分复杂的损伤演化过程。
煤岩损伤破坏行为的规律特点已成为岩石力学研究的重点、难点和热点问题。
研究表明,能量耗散及释放机制是煤岩损伤演化过程的控制因素[1-4],因此有必要深入开展各种加载模式下煤岩损伤演化过程的能量转化机制研究。
循环载荷工程实践中是一种非常重要的载荷形式,而且通过循环加卸载可以揭示煤岩弹性势能与其它能量的转化机制,有助于对煤岩损伤机理的研究,因此越来越受到了极大关注。
《卸荷作用下砂岩扩容行为与能量演化规律研究》篇一一、引言随着地质工程和岩土力学的深入发展,卸荷作用下的砂岩扩容行为及其能量演化规律研究成为了岩土工程领域的重要课题。
砂岩作为常见的岩体材料,在地下工程、矿山开采、隧道施工等工程中广泛存在。
了解卸荷作用下砂岩的扩容行为及其能量演化规律,对于预测岩体变形、掌握岩爆、冲击地压等灾害的发生机理具有重要意义。
本文将就卸荷作用下砂岩扩容行为及其能量演化规律展开深入研究,为岩土工程提供理论支撑和实际应用。
二、研究现状及意义当前,关于砂岩在各种力学环境下的行为研究已取得了一系列重要成果,但在卸荷作用下的研究尚不够完善。
卸荷作用下的砂岩扩容行为涉及到岩体的应力-应变关系、变形机制、能量转化等多个方面,是岩土工程领域的重要研究方向。
因此,本文旨在通过实验研究和理论分析,揭示卸荷作用下砂岩的扩容行为及其能量演化规律,为地下工程、矿山开采、隧道施工等工程提供理论支撑和实际应用。
三、实验方法与材料本文采用室内实验与数值模拟相结合的方法,对卸荷作用下砂岩的扩容行为进行研究。
实验材料选用典型的砂岩样品,通过制备不同粒径、不同含水量的砂岩试样,探究其在不同卸荷速率下的扩容行为及能量演化规律。
数值模拟采用有限元软件进行模拟分析,与实验结果进行对比验证。
四、实验结果与分析1. 砂岩的应力-应变关系在卸荷作用下,砂岩的应力-应变关系呈现出明显的非线性特征。
随着卸荷速率的增加,砂岩的峰值强度逐渐降低,扩容现象愈发明显。
这表明卸荷速率对砂岩的力学性能具有显著影响。
2. 砂岩的变形机制在卸荷过程中,砂岩的变形机制主要表现为裂纹扩展和颗粒破碎。
随着卸荷速率的增加,裂纹扩展速度加快,颗粒破碎程度加剧,导致砂岩的扩容现象更加明显。
这表明卸荷作用下的砂岩扩容行为与变形机制密切相关。
3. 能量演化规律在卸荷过程中,砂岩的能量主要表现为弹性势能、塑性耗能和断裂能等。
随着卸荷速率的增加,各部分能量的分配比例发生变化,导致总能量逐渐增加。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言随着矿业开采与工程建设的快速发展,冲击荷载下岩石切削破碎的技术成为了工程实践中一个不可或缺的环节。
了解并掌握在冲击荷载作用下岩石的破碎过程及能量耗散特征,对于提高切削效率、优化设备设计以及减少能源消耗具有重要意义。
本文将围绕冲击荷载下岩石切削破碎的过程,对能量耗散特征进行详细分析。
二、岩石切削破碎的冲击荷载在岩石工程中,冲击荷载是岩石破碎过程中的关键因素之一。
冲击荷载作用下,切削工具与岩石的相互作用会产生复杂的力学效应,包括破碎力、剪切力以及摩擦力等。
这些力的综合作用决定了岩石的破碎效果。
三、切削破碎过程中的能量转换与耗散在冲击荷载作用下,切削工具对岩石进行破碎时,伴随着能量的转换与耗散。
这些能量主要包括切削工具的动能、摩擦能以及因岩石内部结构破坏而产生的内能等。
这些能量在破碎过程中互相转换与耗散,对最终的破碎效果有着直接的影响。
四、能量耗散特征分析(一)动能与摩擦能的转换在切削过程中,切削工具的动能通过与岩石的接触和摩擦逐渐转化为摩擦能和内能。
这种能量的转换过程受到多种因素的影响,如切削速度、工具材料、岩石性质等。
同时,摩擦热量的产生也会对岩石的物理性质产生影响,进一步影响破碎效果。
(二)内能的产生与耗散在冲击荷载作用下,岩石内部结构会发生破坏,产生内能。
这种内能的产生与岩石的物理性质、结构特点以及外力作用方式密切相关。
内能在破碎过程中不断积累并耗散,是影响破碎效果的重要因素之一。
(三)能量耗散路径与效率在岩石切削破碎过程中,能量的耗散路径包括热能、声能等多种形式。
这些能量的耗散路径不仅影响破碎效果,还对设备的能耗和效率产生影响。
因此,研究能量耗散路径及其效率对于优化设备设计和提高工作效率具有重要意义。
五、结论通过对冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征进行分析,我们可以得出以下结论:1. 冲击荷载作用下,切削工具与岩石的相互作用导致能量的复杂转换与耗散,包括动能的转换、摩擦能的产生以及内能的形成等。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在工程实践中,岩石切削破碎是一个普遍存在的现象,尤其在采矿、隧道挖掘和建筑等工程领域中,其涉及到的力学特性和能量耗散机制对工程安全至关重要。
在冲击荷载下,岩石的切削破碎是一个复杂的物理过程,涉及多个力学因素和能量转化机制。
本文旨在深入分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征,为相关工程提供理论依据和指导。
二、研究背景与意义随着工程建设的不断发展,岩石切削破碎技术日益受到关注。
在冲击荷载作用下,岩石的破碎过程涉及到多种力学作用和能量转化机制。
因此,研究冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征,对于揭示岩石破碎机理、优化破碎工艺和提高工程效率具有重要意义。
此外,该研究还有助于减少工程事故、提高工程安全性和经济效益。
三、研究方法与实验设计本研究采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征进行分析。
首先,通过查阅相关文献和资料,了解岩石切削破碎的基本原理和力学特性。
其次,利用数值模拟软件对岩石切削破碎过程进行模拟,分析冲击荷载下岩石的应力分布、能量转化和耗散机制。
最后,通过实验研究验证数值模拟结果的准确性,并进一步分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征。
四、实验结果与分析1. 应力分布特征在冲击荷载作用下,岩石切削破碎过程中表现出明显的应力分布特征。
通过数值模拟和实验研究,发现岩石内部存在应力集中现象,且应力分布与岩石的物理性质、结构特征和切削参数等因素密切相关。
此外,冲击荷载作用下岩石的应力分布还受到切削工具的影响,如刀具的形状、硬度等。
2. 能量转化与耗散机制在冲击荷载下,岩石切削破碎过程中涉及多种能量转化和耗散机制。
首先,冲击能量通过切削工具传递给岩石,导致岩石发生变形和破碎。
其次,部分能量转化为热能、声能等其他形式的能量。
此外,由于岩石内部存在裂纹、孔隙等缺陷,导致能量在传播过程中发生耗散。
这些能量转化和耗散机制对岩石的切削破碎效果具有重要影响。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一摘要:本文通过对冲击荷载下岩石切削破碎过程的研究,深入分析了能量耗散的特征。
通过实验和理论分析相结合的方法,探讨了切削力与能量耗散的关系,以及不同因素对能量耗散的影响。
研究结果表明,冲击荷载下岩石切削破碎过程中存在显著的能量耗散现象,这对于岩石破碎机械的设计和优化具有重要指导意义。
一、引言在岩石工程和矿山开采等领域,岩石的切削破碎是一个重要的工艺过程。
冲击荷载下的岩石切削破碎涉及到高能消耗和复杂的力学行为,其中能量耗散特征的研究对于提高破碎效率和降低能耗具有重要意义。
本文旨在通过对冲击荷载下岩石切削破碎过程的深入研究,分析其能量耗散特征,为岩石破碎机械的设计和优化提供理论依据。
二、实验方法与原理为了研究冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征,我们采用了实验和理论分析相结合的方法。
首先,设计了一系列实验,通过改变冲击速度、切削深度、岩石类型等参数,观察并记录切削过程中的能量变化。
同时,结合理论分析,建立数学模型,描述切削力和能量耗散之间的关系。
三、实验结果与分析1. 切削力与能量耗散的关系实验结果表明,在冲击荷载下,切削力与能量耗散之间存在密切关系。
随着切削力的增大,能量耗散也相应增加。
这主要是由于岩石在切削过程中需要消耗大量能量来克服其内部阻力。
2. 不同因素对能量耗散的影响(1)冲击速度:冲击速度对能量耗散有显著影响。
随着冲击速度的增加,切削过程中消耗的能量也相应增加。
(2)切削深度:切削深度越大,所需克服的岩石阻力越大,因此能量耗散也越大。
(3)岩石类型:不同类型岩石的物理性质和结构差异较大,因此在切削过程中消耗的能量也不同。
一般来说,硬度较大的岩石在切削过程中消耗的能量更多。
四、讨论与结论通过实验和理论分析,我们得出了以下结论:1. 冲击荷载下岩石切削破碎过程中存在显著的能量耗散现象。
2. 切削力与能量耗散之间存在正相关关系,随着切削力的增大,能量耗散也相应增加。
卸荷条件下岩石破坏能量演化试验研究进展裴峰;张军工;马庆福;纪洪广;向鹏【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)005【摘要】岩石在变形破坏过程中不断与外界交换着物质和能量,是一个能量耗散的损伤演化过程,岩石破坏的实质是能量驱动下的状态失稳现象.综合介绍了在开挖瞬间,迅速增大的轴向应力随着时间增长逐渐趋于稳定和围压瞬间卸载的应力重分布情况,目前主要采用轴压升高、围压降低而轴压不变、围岩降低的室内试验方案.结果表明:岩石卸荷破坏具有明显的围压效应,总应变能、弹性应变能和耗散能与初始围压呈正相关关系;随着卸荷速率的增加,能量转化速率不断减小,岩石容易产生瞬间动态破坏;不同卸荷水平下能量演化存在明显的差异;碎屑岩块分形维数越大,扩容现象越明显,穿晶、沿晶裂纹越发育,消耗能量越多.基于现有的研究成果,提出完善试验系统、采用与工程实际相符合的应力路径、开展微细观裂纹研究、深入能量转化敏感阶段研究的发展趋势.【总页数】6页(P1-6)【作者】裴峰;张军工;马庆福;纪洪广;向鹏【作者单位】北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司,内蒙古鄂尔多斯017300;鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司,内蒙古鄂尔多斯017300;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD313【相关文献】1.不同卸荷路径下岩石卸荷破坏的能量演化规律 [J], 赵国彦;戴兵;董陇军;杨晨2.不同卸围压速率对岩石破坏过程能量演化的影响研究 [J], 郑清达;李进国;纪伟杰;赵相东;王在泉3.不同卸荷路径下岩石卸荷破坏的能量演化规律 [J], 赵国彦;戴兵;董陇军;杨晨;4.不同卸荷速率条件下砂岩分级卸荷力学特性试验研究 [J], 王旭;陈兴周;张浩;陈莉丽;杨冲;杜威5.三轴卸荷条件下煤体力学特性和能量耗散演化 [J], 鲁细根;纪洪广;余小妹;蒋华;高宇;吴浩源因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
循环加卸载下岩石变形破坏的损伤、能量分析张向阳;成建;康永红;吴东;武尚荣【摘要】利用金川二矿区深部采集的含辉橄榄岩、花岗岩和混合岩进行了常规单轴压缩试验和循环加卸载试验,结果表明循环加卸载条件下的弹性模量值较常规单轴压缩试验小.运用损伤力学分析了循环加卸载条件下弹性模量降低的现象,结果表明应力—损伤呈线性关系,损伤—应变也呈线性变化,含辉橄榄岩的累积损伤最大,花岗岩次之,混合岩最小;基于损伤力学的“应变等效假说”算出了加卸载条件下弹性模量的理论值,与实测值比较发现偏差较大.对循环加卸载应力—应变曲线中的塑性滞环进行了能量分析,研究表明含辉橄榄岩的能量耗散值最大,花岗岩次之,混合岩能耗最小;能量耗散值与应力呈线性关系,后次循环加卸载所耗散的能量不等于前几次能耗值的累加,主要是由于岩石材料的缺陷和非线性的特征所致.【期刊名称】《有色金属(矿山部分)》【年(卷),期】2011(063)005【总页数】5页(P41-45)【关键词】循环加卸载;弹性模量;损伤;能量耗散【作者】张向阳;成建;康永红;吴东;武尚荣【作者单位】昆明冶金研究院,昆明650031;中南大学,长沙410083;昆明冶金研究院,昆明650031;昆明冶金研究院,昆明650031;昆明冶金研究院,昆明650031;昆明冶金研究院,昆明650031【正文语种】中文【中图分类】TD313引言在深部采矿工程中,常常会遇到循环加卸载的情况,如爆破应力波对支护的作用、硐室的开挖和支护、地质构造运动等。
岩石作为一种经历复杂地质构造的产物,天然存在大量不规则的微裂隙,其组织结构很不均匀,具有复杂的非线性特征。
在外荷载作用下,岩石内部的微裂隙不断衍生、扩展,使岩石不断产生损伤,最后形成宏观裂纹,导致破坏[1]。
对于在外荷载作用下岩石变形破坏与损伤、能量的关系,许多学者进行了探索研究。
谢和平等[1-4]指出岩石损伤过程是一种能量耗散的不可逆过程,能量释放是引发岩石整体突然破坏的内在原因,能量耗散使岩石产生损伤,并导致岩性劣化和强度丧失;给出了基于能量耗散的强度准则和基于可释放应变能的整体破坏准则,分析了各种应力状态下岩石单元整体破坏的临界应力。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言随着岩土工程、矿山工程及基础建设的不断推进,岩石破碎技术在各个领域得到广泛应用。
而了解在冲击荷载作用下岩石的切削破碎过程及其能量耗散特征,对于优化破碎工艺、提高工作效率及保障施工安全具有重要意义。
本文将重点分析冲击荷载下岩石切削破碎过程中的能量耗散特征,为相关工程提供理论支持。
二、岩石切削破碎的基本原理在冲击荷载作用下,岩石的切削破碎过程涉及到多种物理机制。
首先,冲击力使岩石表面产生微裂纹,进而导致岩石的局部破碎。
其次,切削工具与岩石的相互作用力使岩石发生剪切破坏,从而实现岩石的破碎。
这一过程中,能量的传递与耗散是影响破碎效果的关键因素。
三、冲击荷载下岩石的能量传递与耗散在冲击荷载作用下,岩石切削破碎过程中的能量传递与耗散主要表现在以下几个方面:1. 初始冲击能的传递:当切削工具与岩石接触时,初始的冲击能被传递给岩石。
这部分能量主要转化为岩石的形变能和内能。
2. 切削过程中的能量耗散:在切削过程中,由于摩擦、振动及热能的产生,部分能量被耗散掉。
其中,摩擦力使切削工具与岩石之间产生剪切应力,从而引起热能的产生和振动能量的转化。
3. 岩石的破坏与能量释放:随着裂纹的产生和扩展,部分能量被释放为声能和热能等。
同时,部分能量以弹性能的形式储存于破碎后的岩块中。
四、能量耗散特征分析1. 影响因素分析:冲击荷载的大小、切削工具的材质和形状、岩石的物理性质等都会影响能量耗散的特征。
例如,高强度的冲击荷载会导致更多的能量转化为热能和振动能,而硬质合金等高强度切削工具则能更有效地传递和利用冲击能。
2. 能量转化过程分析:在岩石切削破碎过程中,冲击能首先转化为岩石的形变能和内能,随后通过摩擦、振动和破坏等过程进一步转化为其他形式的能量。
这些能量的转化过程是连续且复杂的,对破碎效果具有重要影响。
3. 能量耗散模式分析:根据不同的切削条件和岩石性质,能量耗散模式可能有所不同。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在矿山开采、岩石工程以及地质钻探等众多领域中,岩石的切削破碎是一个重要的过程。
这一过程常常涉及到冲击荷载的作用,而冲击荷载下的岩石切削破碎是一个复杂的物理过程,涉及到能量的传递、耗散以及岩石的力学性质等多个方面。
本文旨在分析冲击荷载下岩石切削破碎过程中的能量耗散特征,为相关领域的工程实践提供理论依据。
二、岩石切削破碎的基本原理岩石的切削破碎是在外力作用下,使岩石发生破裂、破碎的过程。
在冲击荷载的作用下,切削工具对岩石施加压力,使岩石产生应力波,当应力超过岩石的强度极限时,岩石发生破裂。
这一过程中,能量的传递、耗散以及岩石的力学性质等因素均对岩石的切削破碎效果产生影响。
三、冲击荷载下的能量传递与耗散在冲击荷载下,切削工具将能量传递给岩石,使岩石发生破裂。
在这一过程中,能量以多种形式进行传递和耗散。
首先,一部分能量用于克服岩石的内部阻力,使岩石发生形变;另一部分能量则转化为热能,通过摩擦、振动等形式耗散。
此外,还有一部分能量用于岩石的破裂和破碎。
四、能量耗散特征分析(一)能量耗散的形式在冲击荷载下,岩石切削破碎过程中的能量耗散主要表现在以下几个方面:一是摩擦耗能,切削工具与岩石之间的摩擦会产生热量,使部分能量以热能的形式耗散;二是振动耗能,切削过程中产生的振动会使部分能量以振动能的形式耗散;三是塑性变形耗能,岩石在切削过程中发生塑性变形,消耗部分能量。
(二)能量耗散的影响因素1. 岩石性质:不同种类的岩石具有不同的力学性质和强度极限,这会影响到能量的传递和耗散过程。
例如,硬度较高的岩石需要更多的能量才能发生破裂。
2. 切削工具:切削工具的材质、形状和硬度等因素也会影响到能量的传递和耗散。
例如,硬质合金刀具能更好地传递能量,从而提高切削效率。
3. 切削条件:切削速度、进给量等切削条件也会影响到能量的耗散。
适当的切削条件可以降低能耗,提高工作效率。
五、实验研究与分析为了进一步研究冲击荷载下岩石切削破碎过程中的能量耗散特征,我们进行了相关实验。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在工程实践中,岩石切削破碎是一个重要的环节,特别是在采矿、隧道挖掘和岩石破碎等工程中。
当岩石受到冲击荷载时,其切削破碎的能量耗散特征成为了一个关键的研究方向。
本文将就冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征进行分析,为进一步理解岩石破碎过程提供理论依据。
二、冲击荷载下岩石切削破碎的基本原理在冲击荷载作用下,岩石的切削破碎过程是一个复杂的物理过程。
这一过程涉及到岩石的力学性质、冲击速度、切削工具的几何形状等多个因素。
当冲击力达到一定阈值时,岩石内部的应力分布发生变化,导致岩石发生破裂和破碎。
三、能量耗散特征分析(一)能量传递与转化在冲击荷载下,能量从外部传递到岩石内部,并转化为多种形式的能量。
其中,部分能量用于克服岩石内部的摩擦力和内聚力,使岩石发生变形和破裂;部分能量则以热能的形式耗散掉。
(二)能量耗散形式在岩石切削破碎过程中,能量耗散主要表现在以下几个方面:1. 弹性形变能:岩石在受到冲击时,产生弹性形变,储存了部分能量。
当外力消失时,这部分能量会以弹性波的形式释放出来。
2. 塑性形变能:当冲击力超过岩石的屈服强度时,岩石发生塑性形变,储存的能量转化为热能和其他形式的能量。
3. 断裂能:当岩石内部应力达到一定程度时,会发生破裂和破碎,这部分能量主要转化为断裂能和热能。
四、影响因素分析(一)岩石力学性质岩石的力学性质对能量耗散特征具有重要影响。
不同种类的岩石具有不同的强度、硬度、韧性和内聚力等力学性质,这些性质决定了岩石在受到冲击时的响应和破碎方式。
(二)冲击速度冲击速度是影响能量耗散特征的重要因素。
随着冲击速度的增加,岩石的破碎程度和能耗也会相应增加。
这是因为高速冲击可以更快地使岩石内部的应力达到破裂阈值。
(三)切削工具几何形状切削工具的几何形状对能量耗散特征也有影响。
不同形状的工具在切削过程中会产生不同的应力分布和破碎模式,从而影响能耗和破碎效果。
收稿日期:2015-10-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(50869002);江西省教育厅资助项目(GJJ08290)作者简介:杨建永(1963-),男,博士,教授,主要从事地基处理等方面的研究,E-mail :xgjy123@.0引言在我国中南部地区,分布着大量的红砂岩,红砂岩土亦成为该地区的主要填筑材料.因红砂岩填土地基厚度大、强度低,不符合承载力要求,常选择加固效果显著,且有效加固深度大、施工机具简单的强夯法进行施工.加固过程中的能量消耗问题成为研究者们关注的热点.目前,关于红砂岩土在冲击荷载下的作用效应研究已有不少的成果[1-5],而能文章编号:2095-3046(2016)01-0021-05DOI:10.13265/ki.jxlgdxxb.2016.01.005红砂岩土在低量级单点冲击荷载下的能量消耗杨建永,曾潇,高盼盼,甘芳芳(江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000)摘要:采用改装击实仪对赣南地区红砂岩土进行室内单点冲击试验,自制小环刀测量不同方案下红砂岩土的密度,电子万能试验机测试静压力作用下的压缩位移.试验研究表明,静压作用后单位体积土体的能量消耗值与其密度符合y=Ae -xt +y 0关系;冲击荷载作用下,土体的粒径范围决定其竖直方向的密度变化幅度,粒径范围越大,级配越好,出现密度急剧减小的深度越浅;水平方向密度变化幅度均匀;冲击作用在土体表面形成的硬壳层阻碍了能量的传递,使能量消耗以竖向为主.研究成果对于强夯法处理地基的方案选择具有指导意义.关键词:红砂岩土;冲击荷载;密度;能量消耗中图分类号:TU411文献标志码:AEnergy consumption of low level single-pointtamping in red sandstone soilYANG Jianyong,ZENG Xiao,GAO Panpan,GAN Fangfang(School of Architecture and Surveying &Mapping Engineering ,Jiangxi University of Science and Technology ,Ganzhou 341000,China)Abstract:The indoor single-point impact test was done on red sandstone soil of southern Jiangxi by using the compaction test equipment which is refitted.Homemade cutting ring was used to collect soil to test the density changes of red sandstone soil under different solution,and the compression displacement was tested under the action of static pressure with electronic universal testing machine.Test results show that the relationship between energy consumption value of the soil and its density is y=Ae -x+y 0after the static pressure;the particle size range of the soil determines variations in the density of the vertical direction,the larger the range,the greater the grading.Its density decreases sharply when depth is shallower under impact load;the amplitude of horizontal density variations is uniform;because the hard crust which informed on the soil surface hindered the energy transfer,the energy consumption is given priority to vertical.The research results have guiding significance for scheme selection on dynamic compaction method of dealing with the foundation.Key words:red sandstone soil;impaction load;density;energy consumption江西理工大学学报JournalofJiangxiUniversityofScienceandTechnology第37卷第1期2016年2月Vol.37,No.1Feb.2016量消耗研究还相对较少.许国安等[6]采用MTS815刚性伺服试验机,对砂岩进行了单轴、三轴压缩和三轴峰后卸围压试验,对比研究了砂岩在加卸载试验条件下的能耗特征.朱泽奇等[7]在分析试验机与岩样之间能量交换的基础上,综合分析岩样卸围压破坏过程的能量耗散规律,以及能量与岩样变形、围压之间的关系.刘晓明[8]结合相关红砂岩的能量耗散原理以及崩解过程中的能量计算方法,建立了能量耗散模型,分析了其中的能量变化规律.孙启军等[9]利用实验室击实仪,设置了不同夯击能下的满夯试验.根据单位土体被冲击后的密度、干密度以及夯沉量,分析冲击能的竖向一维传递情况,定性地反映了强夯过程中能量在土体中的竖向传播规律.颜波等[10]利用现场强夯记录的工程实际数据,结合线性回归法提出夯沉量与夯击数的关系式,揭示了夯沉量随夯击数的变化规律,并分析了夯击能的耗散情况.李明[11]利用数值模拟与实验相结合的方法研究冲击载荷作用下砂岩破坏及能量耗变率效应.夏昌敬等[12]利用分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)研究冲击载荷下孔隙岩石能量耗散问题,研究了岩石冲击过程中能量耗散与冲击速度、孔隙率之间的关系.何建平[13]通过改装击实仪,进行了冲击荷载加固红砂岩填土地基能量消耗规律研究.文章利用实验室改装击实仪,自制小环刀和带编号的小钢珠等实验工具进行室内单点冲击试验研究,探讨了不同方案下红砂岩土的密度变化规律.同时,设计室内静力压密试验,分析得出能量-密度关系式,定量地计算红砂岩土在单点冲击荷载作用下的能量消耗值,量化分析其耗散规律,为强夯法处理地基的方案设计提供一定的指导作用.1试验方案设计1.1单点冲击试验本节主要研究红砂岩土在单点冲击荷载作用下的密度变化规律.试验前,先利用室内土工试验测得土样的天然含水率为3.1%,并按试验方案将其筛分,然后调至最优含水量.冲击过程中,以改变击实锤落距的方式得到不同的单击能.冲击作用后,采用自制小环刀在小钢珠标记的测点位置取土.由于试验所用的击实筒尺寸较小,自制小环刀可以提高实验测量精度.试验方案见表1.自制环刀的尺寸为内径=2.5cm,高=2.0cm,体积=9.82cm3.改装击实仪参数:击实筒:Φ152mm×170mm;套筒:Φ152mm×50mm;垫块:Φ152mm×50mm;夯锤直径:50mm;锤重:2.5kg和4.5kg.试验用土取自赣州市经济技术开发区某工地现场,利用实验室重型击实法测定其最优含水量为9.3%.试验前,土样含水量均调至最优.土层厚度为击实筒与套筒高度之和,共22cm.夯击时,夯锤中心恰好落在击实筒中心处.密度测点布置如图1.水平方向由击实筒中心沿径向每隔3cm布置一个取土点,试验后分别将编号为O、A、B的小钢珠置于相应位置,取土时小环刀中心须与之对应;竖直方向从夯坑底面依次向下取土,各层取土顶面为小环刀压入土中的顶部位置(第1层为夯坑底面).由于各方案下的累计夯沉量不同,因此第1层的取土位置也不一样;除底层厚度为2cm外,其余各层厚度均相同.1.2静力压密试验本节采用微机控制电子万能试验机WDW-500B(图2)对红砂岩土进行静力压密试验,记录静力作用下荷载与位移的对应值,利用OriginPro8.5将实验数据绘成曲线,并拟合出相应的函数关系式.试验方案如表2.表1单点冲击试验方案粒径范围/mm锤重/kg击数/击单击能/(N·m)是否加套筒和垫块0~5,5~20,0~204.51010,15,20,25加套筒不加垫块图1密度测点布置图/cm夯坑深土层厚度H击实筒轴心线第1层第2层第3层第4层3.0 3.0 1.63.0 3.0 1.63.0 3.0 1.63.0 3.0 1.62.3.0 3.0 1.6A B击实筒轴心线夯锤位置水平方向击实筒内经表2静力压密试验方案粒径范围/mm最大加载速度/(N·s-1)荷载控制值/N最大控制位移/mm是否加套筒和垫块0~5,5~20,0~2010002000050加垫块,不加套筒江西理工大学学报2016年2月22杨建永,等:红砂岩土在低量级单点冲击荷载下的能量消耗万能试验机主要技术参数:①最大试验力:500kN ;②测力范围:0~500kN ;③位移测量范围:全程;④位移测量分辨率:0.01mm ;⑤横梁有效行程:800mm ;⑥横梁速度调节范围:0.01~250mm/min ;⑦压实筒尺寸:Φ150mm ×128mm ;⑧主机外形尺寸(长×宽×高):1270mm ×1030mm ×2720mm.2试验结果与分析2.1密度变化分析由于夯击能在红砂岩土中的传递,改变了土体内部的物理力学性质,使得孔隙体积减小,颗粒排列整齐,密实度增加.但能量在土中的传递非常复杂,没有固定的传递路径.本节主要从水平和竖直方向分析土体的密度变化规律,详见表3.图2微机控制电子万能试验机WDW-500B说明:①竖直方向平均密度是指各层三个测点的密度平均值,水平方向平均密度是O 、A 、B 三个测点四层的密度平均值.②1、2、3、4为取土点所在层数.表3水平与竖直方向的密度值粒径范围/mm 夯前密度/(g ·cm -3)单击能/(N ·m )竖直方向平均密度/(g ·cm -3)水平方向平均密度/(g ·cm -3)123O A B 0~51.38101.62 1.61 1.45 1.56 1.54 1.4715 1.73 1.65 1.54 1.68 1.61 1.5020 1.81 1.72 1.59 1.76 1.65 1.5625 1.87 1.79 1.64 1.81 1.72 1.595~201.39101.67 1.63 1.55 1.63 1.57 1.5215 1.74 1.69 1.60 1.71 1.62 1.5420 1.82 1.75 1.66 1.81 1.68 1.5825 1.91 1.83 1.68 1.85 1.73 1.610~201.44101.69 1.59 1.50 1.66 1.55 1.4815 1.76 1.61 1.54 1.70 1.59 1.5120 1.83 1.64 1.57 1.75 1.62 1.55251.911.701.601.801.701.6041.411.471.521.561.441.471.521.561.481.491.521.58从表3可以看出,竖直方向,冲击荷载作用后,土体密度增加幅度在单击能相同时,随深度的增加而减小.粒径范围在0~5mm 时,密度增加幅度的最小值出现在第三层,而粒径范围在5~20mm 时出现在第四层,0~20mm 时则在第二层.这是由于颗粒级配越均匀,越容易出现表层硬壳现象;而初始密度大,空隙小的土体在夯击时容易产生振动,使得能量因回弹而损耗.同一粒径范围,土体平均密度随单击能的增大而增加,增加的幅度为先增大后减小.水平方向,由于O 点位于夯坑正下方,水平荷载作用可忽略,其密度变化不明显;A 点处离夯坑最近,能量分配最多,故其水平方向密度明显增加;B 点处离夯坑距离较远,能量在传递过程中已被大量消耗,密度增加的幅度大大减小.同一位置,土体密度受夯击能的影响小,增长幅度比较均匀.2.2能量消耗分析2.2.1静压能量与密度的对应关系分析微机控电子万能试验机记录了静力压密试验中荷载与位移的对应值,其中土体所受荷载是逐级增加的,土中输入的能量等于荷载对位移的积分值.利用牛顿-莱布尼兹公式,可以求得任意压缩位移下对应的静压能量.而土体压密后的体积,可根据压缩位移计算得到.不同粒径范围的红砂岩土在静压作用下的能量-密度曲线见图3.从图3可以看出,密度与能量并不呈简单的线性关系.当密度增加到一定大小后,能量的持续输入对其影响越来越不明显.分析能量-密度曲线可知,若输入的总静压能量不变,土体密度与压密后的体积呈某种函数关系.由于试验中红砂岩土处于完全侧限状态,故压密时产生的内能、声能等形式的能量损耗可忽略不计,静压产生的能量几乎完第37卷第1期23全被土体吸收.输入的总能量与压密后的土体体积比值,即为单位体积(1cm 3,下同)土体的能耗值.进一步分析可得压密后单位体积土体的能耗值与其密度的关系,如图4.利用OriginPro8.5软件将曲线拟合后,得到与之对应的能量-密度关系式如下:粒径0~5mm :y =5.36824×10-5e x0.24569-0.01689,R 2=0.99968(1)粒径5~20:mm :y =6.50064×10-5e x0.25813-0.01631,R 2=0.99906(2)粒径0~20mm :y =3.50099×10-6ex0.19757-0.00460,R 2=0.99924(3)式(1)~式(3)中:y 为能量消耗值;x 为土体密度.由此可知,压密后单位体积土体所消耗的能量值与其密度基本符合函数关系y=Ae -xt +y 0,且决定系数均在99.9%以上,因此利用以上关系式求出的能量值比较准确,具有一定的参考意义.2.2.2冲击能量的利用与耗散分析冲击作用过程中,由于伴随着各种形式的能量损耗,土中输入的能量不能完全被吸收利用.因此,单位体积土体增大相同的密度时,所需的冲击总能量大于静压时输入的总能量,但用于加固部分的有效利用量相同,故式(1)~式(3)对冲击荷载同样适用.结合表3数据以及(式(1)~式(3),定量地计算红砂岩土在单点冲击荷载作用下吸收的能量值,并分析其沿水平方向和竖直方向的能量消耗与分配情况,如图5、图6.从图5可以看出,能量在竖直方向上的消耗量随土层深度的增加而不断减小,且随着单击能的增大差距越明显.同时能量的消耗也受到粒径变化范围的影响,粒径变化范围越大,级配越好,能量的消耗量反而越少.粒径变化范围在5~20mm 时,因颗粒直径较大,夯击时须先将粗颗粒土破碎才能将孔隙填充密实,故其能量消耗量最大;粒径变化范围在0~20mm 时,由于部分孔隙已被细颗粒土填图3密度与静压能量关系曲线1.51.61.71.8 1.92.0 2.12.2密度/(g ·cm -3)能量/(N ·m )40035030025020015010050粒径0~5mm粒径5~20mm 粒径0~20mm图4密度与静压能量消耗量关系曲线1.51.61.71.81.92.02.12.2密度/(g ·cm -3)能量消耗量/(N ·m )0.300.250.200.150.100.050.00粒径0~5mm粒径5~20mm 粒径0~20mm1015202530能量消耗量/(N ·m )4035302520151050第1层第2层第3层第4层单击能/(N ·m )(a )粒径范围0~5mm(b )粒径范围5~20mm1015202530能量消耗量/(N ·m )454035302520151050第1层第2层第3层第4层单击能/(N ·m )图5竖直方向能量消耗量曲线(c )粒径范围0~20mm1015202530能量消耗量/(N ·m )302520151050第1层第2层第3层第4层单击能/(N ·m )江西理工大学学报2016年2月24充,初始密度大,故能量消耗量最小;粒径变化范围在0~5mm 时,则介于以上两者之间.各粒径范围下,第1层的能量消耗量远大于其余各层,这是由于冲击作用过程中,夯坑底面形成的硬壳层阻碍了能量的向下传递,导致下部土体吸收的能量较少.从图6可以看出,水平方向的能量消耗与单击能大小和距夯坑中心的远近有关.单击能相同时,能量的消耗量先增大后减小.由于O 点处于夯坑中心的正下方,水平向传递的能量在此处可忽略;A 点位置在夯坑外且距离最近,能量水平传递过程中首先被该部分土体吸收利用,故其能量消耗最多;C 点位置离夯坑最远,能量在传递过程中已被大量消耗,因而单位体积土体耗能最少.但因总体积较大,故消耗的总能量与A 点位置相近.相比竖直方向,水平方向的能量消耗量较小,能量的耗散以竖向为主.3结论文章主要探讨了红砂岩土在单点冲击荷载作用下的密度变化情况和能量消耗规律,得出以下结论:1)静力压密后,单位体积土体的能量消耗值与其密度基本符合y=Ae -xt +y 0关系;2)夯前密度和单击能大小是影响土体夯后平均密度的两个重要因素.竖直方向的密度变化还与粒径范围密切相关,粒径范围越大,孔隙越小,产生密度增加幅度最小值的深度越浅;水平方向的密度变化受单击夯击能的影响较小,增长幅度比较均匀;3)能量在土中的消耗受粒径范围的影响,颗粒级配越好,能量利用率越低.竖直方向上,夯坑底部土体吸收的能量最多,形成硬壳层后阻碍了能量的传递;水平方向传递的能量主要被夯坑周围的土体吸收;4)冲击荷载作用下,能量在竖直方向的消耗量远大于水平方向,能量的消耗以竖向为主.参考文献:[1]杨建永,甘芳芳,卢凯.红砂岩风化土室内冲击试验研究[J].江西理工大学学报,2012,33(5):17-20.[2]郭志柳,吴和元,卢凯,等.红砂岩风化土强夯加固数值模拟[J].江西理工大学学报,2012,33(5):33-38.[3]陈建东,郭志柳,卢凯,等.侧限条件下的红砂岩风化土冲击性能试验研究[J].江西公路科技,2012(3):34-37.[4]杨建永,卢凯,甘芳芳.红砂岩土在单点冲击荷载下的作用效应[J].建筑科学,2013,29(3):70-75.[5]潘泽真.红砂岩土中夯击能的加固模式与加固范围研究[J].江西理工大学学报,2014,36(1):37-42.[6]许国安,牛双建,靖洪文,等.砂岩加卸载条件下能耗特征试验研究[J].岩土力学,2011,32(12):3611-3617.[7]朱泽奇,盛谦,肖培伟,等.岩石卸围压破坏过程的能量耗散分析[J].岩石力学与工程学报,2011,30(1):2675-2680.[8]刘晓明,熊力,刘建华,等.基于能量耗散原理的红砂岩崩解机制研究[J].中南大学学报,2011,42(10):3143-3149.[9]孙启军,吕玉波,吕玉勇.利用室内击实试验浅析冲击能的传递规律[J].科技信息,2012,18:135-136.[10]颜波,林沛元.强夯地基处理夯沉量及夯击能量耗散分析[J].岩土工程学报,2011,33(1):242-245.[11]李明,茅献彪.冲击载荷作用下砂岩破坏及能量耗变率效应的数值模拟研究[J].爆破,2014,31(2):78-83[12]夏昌敬.冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究[J].工程力学,2006,23(9):1-4.[13]何建平.冲击荷载加固红砂岩填土地基能量消耗规律研究[D].赣州:江西理工大学,2014.1015202530能量消耗量/(N ·m )2220181614121086420距离夯中心0cm 距离夯中心3cm 距离夯中心6cm单击能/(N ·m )(a )粒径范围0~5mm(b )粒径范围5~20mm1015202530能量消耗量/(N ·m )2220181614121086420距离夯中心0cm 距离夯中心3cm 距离夯中心6cm单击能/(N ·m )图6水平方向能量消耗量曲线(c )粒径范围0~20mm1015202530能量消耗量/(N ·m )1086420距离夯中心0cm 距离夯中心3cm 距离夯中心6cm单击能/(N ·m )杨建永,等:红砂岩土在低量级单点冲击荷载下的能量消耗第37卷第1期25。
不同卸荷水平下饱和红砂岩三轴压缩破坏及能量演化特征最近又仔细研究了下不同卸荷水平下饱和红砂岩三轴压缩破坏及能量演化特征这个事儿,发现了一些特征,今天就想跟你们唠唠。
首先说这个三轴压缩破坏,就像是一个被三面紧紧夹住的东西,一点一点地被挤压直到崩坏。
我在观察的时候就发现,不同的卸荷水平对这个饱和红砂岩的压缩破坏程度影响可大了呢。
你想啊,卸荷水平就像是一道门槛,不同级别的门槛后面,那红砂岩的表现完全不一样。
比如说,在低卸荷水平的时候,红砂岩好像还在顽强抵抗,没有那么容易就被压缩变形。
它就像一个身体还比较结实的人,虽然受到了压力,但是还能顶住。
可随着卸荷水平越来越高,那红砂岩就像是支撑不住了,变形、开裂,最后就达到破坏的状态。
而且啊,我还疑惑为啥有时候好像前期看似很稳定,突然就快速崩坏了。
我思考了一下,这可能就像人有时候一直扛着压力,到了一个极限,就突然垮了一样,红砂岩可能也是内部的结构积累到了一定程度的破坏,然后一下子就顶不住了。
我观察实验的时候,就会特别注意这种变化的细节,比如说在中等卸荷水平的时候,我看到红砂岩上开始有些微小的裂缝,那感觉就像墙上开始有一些小细纹一样。
然后随着压力继续,这些裂缝就慢慢扩大,最后整个岩石就崩开了。
再说说这个能量演化特征。
这就更有趣了,在我观察看来,能量就像是一直在红砂岩这个小空间里玩着复杂的游戏。
在试验刚开始时,施加外力,能量就开始在红砂岩内部累积,这个时候就像在注水,一点点把一个容器填满。
随着压缩过程的进行,不同的卸荷水平下能量的转化也不一样。
有的时候呢,卸荷水平低,那能量转换就像是慢慢悠悠走着楼梯下来,比较平稳。
但是卸荷水平高的时候,能量就像是从滑梯上一下子滑下来,又突然分散或者转移了。
我刚开始观察的时候,还搞错了一些地方呢。
我以为能量的演化是很简单的直线过程,就是外力给多少能量,它就按照固定的形式消耗或者转化。
后来才发现,完全不是这么回事。
有个实例就是,在一次较高卸荷水平的实验中,我发现红砂岩内部能量的波动特别大。
岩石变形破坏过程的热力学分析彭瑞东;谢和平;周宏伟【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2008(000)003【摘要】岩石在变形破坏过程中始终不断与外界交换着物质和能量,岩石的热力学状态也相应的不断发生变化.根据非平衡热力学理论,从理论上解释了岩石变形破坏过程的能量耗散及能量释放特征.在岩石的变形破坏过程中,热量供给和岩石体积元的形状及位置变化作为岩石体积元内塑性硬化、微缺陷形成等的能量源,导致弥散在岩石内部的微缺陷不断演化,从无序分布逐渐向有序发展,形成宏观裂纹,最终宏观裂纹沿某一方位汇聚形成大裂纹导致整体失稳(灾变).从力学角度而言.它实际上就是一个从局部耗散到局部破坏最终到整体灾变的过程.从热力学上看,岩石(岩体)这一变形、破坏、灾变过程是一种能量耗散的不可逆过程,包含能量耗散和能量释放.岩体总体灾变实质上是能量耗散和能量释放的全过程,而灾变瞬间是以能量释放作为主要动力.【总页数】5页(P61-64,132)【作者】彭瑞东;谢和平;周宏伟【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室;中国矿业大学(北京);四川大学;中国矿业大学(北京)【正文语种】中文【中图分类】TD8【相关文献】1.不同应力路径下岩石卸荷破坏过程的变形特性与能量耗散分析 [J], 张楚旋;戴兵;吴秋红2.岩石材料变形破坏过程应用程序开发 [J], 朱利峰;徐金明;周亦骏3.岩石变形破坏过程中的能量耗散分析 [J], 叶琴4.致密岩石变形破坏过程中渗透率演化的试验研究 [J], 王欣;徐卫亚;贾朝军5.油气田典型岩石三轴压缩变形破坏与声发射活动特征——四川盆地震旦系白云岩及页岩的破坏过程 [J], 李霞颖;雷兴林;李琦;崔银祥因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。