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合理而准确地评价岩石的脆性是评估岩爆风险、油气储层可压裂性等工程实践的前提。针对表征脆性岩石破坏过程的能量跌落系数，详细分析了其适用性和局限性。为更加有效地评价岩石的脆性，基于岩石破坏全过程的应力-应变曲线，在能量跌落系数的基础上，进一步考虑峰前总能量中可释放弹性能的占比，提出一种改进的能量跌落系数，认为脆性是岩石内部可释放弹性能在峰前阶段大量储存并于峰后阶段快速释放的综合表现。通过对不同围压下大理岩和花岗岩试验数据进行分析和对比，结果表明改进后的能量跌落系数不仅能反映同种岩石不同围压下的脆-延转化行为，还能有效评价相同围压下不同岩石的脆性强弱。同时讨论了泊松比、损伤变量对岩石脆性评价的影响，发现随着泊松比增大，各围压下花岗岩的脆性强于大理岩的性质不改变；随着损伤变量增大，花岗岩的脆性由强于大理岩转变为弱于大理岩，且围压越高，现象越明显。试验结果验证了改进后能量跌落系数的可靠性，研究成果有望对岩石脆性评价提供参考。 相似文献
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温度和应力耦合作用下砂岩破坏的细观试验研究 总被引：8，自引：1，他引：7
针对矿产资源深部开采以及核废料处置等重大工程实际需求,对温度-应力耦合作用下岩石变形、强度的理论和试验进行研究具有十分重要的意义.通过试验研究了不同温度影响下砂岩的变形破坏特性,发现对于小尺度下的砂岩试件,当温度从室温升到150℃,抗拉强度有所升高;而温度由150℃升高到300℃,抗拉强度又有所下降,这是以往研究中没有观察到的现象,详细分析了其原因.并通过比较宏观断口位置图和名义应力-应变曲线,认为温度对砂岩的局部变形破坏机制有明显的影响.随着温度升高,断裂机制呈现脆性机制向延性机制转变的趋势. 相似文献
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煤岩组合体分级加卸载特性的试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与卸载曲线基本不重合,且多数情况不形成闭合环路;卸载曲线与下一个循环的加载曲线通常也不重合,但会形成闭合环路。第1循环结束时残余变形较大,加卸载曲线形成了类似"牛角"状的曲线;随着循环加卸载地进行,与残余变形相比第1循环有所降低,加载和卸载曲线在逐渐靠近,并且加卸载曲线类似"竹叶"状。获得了残余变形和加卸载弹性模量随循环加卸载的变化关系,并且实验表明卸载到1 MPa附近时,卸载线是曲折波动的;但在再次加载初期,加载线几乎是直线,且随着荷载的继续增加,加载线和上一个循环的卸载线逐渐分离。循环加卸载后应变相位逐渐滞后于应力相位,内因可能是因为岩石矿物颗粒间的黏滞性以及煤岩组合体界面之间的摩擦引起的,而外因可能是循环加卸载导致了煤岩体内部损伤,并由此诱发不可恢复的残余变形。 相似文献
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脆性岩石破坏的能量跌落系数研究 总被引：1，自引：0，他引：1
从能量角度出发,分析了脆性岩石的整个变形破坏过程。列举出岩石破坏过程的各种能量类型并对其分类,通过分析机械能和热能在岩石破坏过程中的不同影响,提出了用能量法分析岩石破坏过程必须区分热能与机械能。根据循环加、卸载曲线讨论了在岩石变形破坏的不同阶段输入的机械能?W与可释放应变能增量e?U以及耗散能增量d?U之间的关系及变化规律。分析了应力脆性跌落系数存在的不足,提出了一个新的表征岩石破坏的参量,即脆性岩石的能量跌落系数。对不同围压下大理岩和花岗岩破坏过程的应力-应变曲线分析计算,得到了能量跌落系数与围压的关系,以及损伤程度和泊松比对其影响。并通过与现有的应力脆性跌落系数进行对比,说明了本模型的合理性,并认为用其描述岩石的脆性程度在更广泛的围压条件下的适用性。 相似文献
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为了进一步探究充填开采覆岩移动变形规律,基于充填开采覆岩移动变形特征,给出了充填开采岩层"连续曲形梁"的定义。在分析覆岩变形与曲率关系的基础上,建立了充填开采岩层曲率模型,提出采用曲率来评价充填开采覆岩的变形特征,导出了岩层曲率K的计算公式,揭示了充实率与岩层曲率之间的关系,并分析得出充实率、采厚及关键层是影响覆岩曲率的关键因素,支架长度对覆岩曲率也有一定的影响,提出采用曲率理论模型评价充填的效果。依据不同层位高度的岩层曲率变化特征,提出以极限曲率作为岩层破断的判别标准,判断不同充实率条件下岩层破断位置,并计算了直接顶、基本顶不破断的临界充实率,结果与钻孔实测结果基本一致。 相似文献
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合理而准确地评价岩石的脆性是评估岩爆风险、油气储层可压裂性等工程实践的前提。针对表征脆性岩石破坏过程的能量跌落系数,详细分析了其适用性和局限性。为更加有效地评价岩石的脆性,基于岩石破坏全过程的应力-应变曲线,在能量跌落系数的基础上,进一步考虑峰前总能量中可释放弹性能的占比,提出一种改进的能量跌落系数,认为脆性是岩石内部可释放弹性能在峰前阶段大量储存与峰后阶段快速释放的综合表现。通过不同围压下大理岩和花岗岩试验数据进行分析和对比,结果表明改进后的能量跌落系数不仅能反映同种岩石不同围压下的脆-延转化行为,还能有效评价相同围压下不同岩石的脆性强弱。同时讨论了泊松比、损伤变量对岩石脆性评价的影响,发现随着泊松比增大,各围压下花岗岩的脆性强于大理岩的性质不改变;随着损伤变量增大,花岗岩的脆性由强于大理岩转变为弱于大理岩,且围压越高现象越明显。试验结果验证了改进后能量跌落系数的可靠性,研究成果有望对岩石脆性评价提供些许参考。 相似文献
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不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究 总被引：1，自引：0，他引：1
对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由0°增加到60°,外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过45°～50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。 相似文献
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砂岩的热开裂研究具有广泛的工程背景，本文实时在线观察和研究了不同温度作用下平顶山砂岩的热开裂：温度低于150℃时，砂岩几乎不发生热开裂；温度从150℃升高到300℃过程中大量的热开裂发生.而不同的矿物成分发生热开裂的阈值温度不完全相同，因此热开裂的阈值温度或者阈值温度范围只具有统计意义.砂岩热开裂主要与矿物成分的热学与力学性质有关，除了受到矿物热膨胀不匹配及热膨胀各向异性的影响，更重要的还受到矿物颗粒形状的影响，如热开裂多发生在矿物颗粒的短轴方向、优势结晶取向、颗粒奇异界面等，且热开裂的分布具有随机性.实验还观察到砂岩表面微缺陷发生闭合的全过程，在冷却过程也有微裂纹形成等现象. 相似文献
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在分析区域地下水动态特征的基础上，用化学热力学方法计算出每个钻孔岩溶水的碳酸盐岩矿物饱和指数，结合二者之间的关系，找到了富水分布规律。通过勘探证实，在碳酸盐岩分布区，供水水源地应选择在地下水动态变化不大、滞后期不长、碳酸盐岩矿物馆和指数βｃ＞１～βｄ＜１的灰岩浅埋区。 相似文献
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