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冲击作用下的压头破岩机制研究被引量：16: 2013年; 与静态岩石破碎过程相比,冲击作用下岩石的应力改变具有时间效应,应力波传播过程中表现出压、拉变化。基于损伤演化原理和有限元数值模拟方法,针对冲击荷载作用下的压头破岩机制进行了模拟分析。为排除边界上反射波的影响,黏弹性边界被纳入计算中。首先论证了黏弹性边界在均质和非均质介质中的计算精度,然后分析了冲击作用下不同均质度的岩石以及砂砾岩的响应规律,结果显示:在弹性情况下,压头与岩石接触边缘以及自由面附近是拉应力分布区,接触边缘拉应力最大。剪应力最高值并不位于接触面附近,而是离接触面有一定距离。较均质岩石主要呈现拉伸破坏模式,先出现赫兹裂缝,然后是径向裂缝和侧向裂缝,拉应力的产生成为诱发裂缝萌生和扩展的主因。当岩石均质度较低时,岩石的破坏形式呈现多元化,剪切破坏比重加大,表现为复杂的拉剪破坏模式。对于砾石粒径较大、含量较多的砂砾岩,砾石和基质的非均匀性不可忽略,冲击下破坏模式以绕粒环行和穿粒破坏为主。总体说来,对于岩石类准脆性材料,应力波传播过程中产生的拉应力是失稳的诱发和扩展的关键。; 杨岳峰梁正召唐春安; 关键词：岩石破碎数值模拟砂砾岩

非均匀脆性材料EOI试验模拟中的动接触法被引量：1: 2013年; 基于动接触力二步法和有限元原理,从数值模拟角度揭示了碰撞接触-分离过程。本文首先通过建立两杆撞击模型,与ANSYS_LSDYNA结果对比分析,验证了该方法的可靠性;然后进一步基于细观线性行为可以反映宏观非线性行为的原理,根据材料内部应力状态进行损伤判断,成功模拟了EOI(Edge-On Impact test侧向撞击试验)的裂缝扩展过程。通过与前人的研究成果进行对比验证,肯定了该方法对于研究碰撞问题有较高的效率和可靠度,对于研究碰撞问题有较高的参考价值。; 杨岳峰唐春安梁正召; 关键词：碰撞

二氧化碳地质埋存中固井结构损伤因素被引量：2: 2013年; 针对二氧化碳注入地层过程,综述固井结构随流压增加完整性遭受破坏形成渗漏途径的力学影响因素,采用计算机软件FLAC和FLAC3D数值模拟的方法,建立套管-水泥环-地层及其间界面胶结良好情况下的三维模型.给出随孔底套管内压升高,水泥环受剪切或拉伸破坏的分析方法,得到孔底内压与水泥环安全系数的关系;给出流体侵入界面持续开裂情况的分析方法,建立相应的轴对称模型,得到孔底内压与界面破坏单元数目及其安全系数的变化关系.; 谭雨李宏宋力; 关键词：套管水泥环渗漏裂缝

动力作用下硬颗粒诱发裂缝弯曲和分叉机理研究被引量：1: 2012年; 脆性材料在动荷载作用下的裂缝弯曲和分叉行为,对深入了解材料的抗拉特性和破坏模式有着重要意义。基于损伤演化原理的有限元方法,针对脆性材料中颗粒物诱发裂缝分叉的机理展开研究,通过比较无颗粒与有颗粒两种裂缝扩展模式,分析了硬颗粒对裂缝扩展模式的影响。结果显示,当颗粒物刚度较大物性较好、裂缝扩展遭遇颗粒时裂隙将沿着交界面绕行,易发生弯曲分叉,两者具有迥异的扩展模式。; 杨岳峰唐春安梁正召廖志毅; 关键词：脆性材料

岩石三维表面裂纹扩展机理数值模拟研究被引量：19: 2011年; 岩石破坏的本质原因是由于内部裂隙的萌生、扩展与贯通过程。从三维的角度出发,采用细观损伤数值模拟方法,模拟单轴压缩下含预制三维表面裂纹的岩石试样的破坏过程。数值模拟得到了表面裂隙内部扩展、贯通过程,动态再现翼型裂纹、壳体裂纹的形态,探讨三维裂纹内部的受力机制,推测可能发生的断裂类型,进一步探讨三维裂纹扩展规律。研究结果表明:①反翼型裂纹并不一定萌生于预制裂纹端部,是由于翼型裂纹扩展后应力释放后的拉应力引起;②壳体裂纹的萌生与扩展阶段是由Ⅲ型加载断裂主导,而翼型裂纹扩展至一定长度之后停滞不前;③除了反翼型裂纹之外,还新发现了一种由壳体裂纹萌生出的次生裂纹,这种裂纹的扩展引起试样整体失稳崩溃;④岩石Ⅲ型加载(反平面剪切)难以获得Ⅲ型断裂破坏,壳体裂纹是由于Ⅲ型加载下的拉应力引起,实际上属于Ⅰ型与Ⅱ型复合裂纹;⑤非均匀性对岩石表面裂纹扩展影响很大,相对均匀岩石中难以出现曲线翼型裂纹或反翼裂纹。研究结果对于岩石三维裂隙扩展机理的物理力学实验与理论分析都具有参考意义。; 梁正召李连崇唐世斌张永彬

刀具动态作用下节理岩体破坏过程的数值模拟被引量：17: 2013年; 基于细观损伤力学和动力有限元方法,模拟分析了节理岩体在刀具动态荷载作用下的损伤破裂过程,探讨了节理间距和节理角度的影响。在动力分析模型中,通过考虑黏弹性边界以排除边界应力波反射的影响,提高了计算精度。数值模拟结果表明,节理的存在改变了岩体中应力波的传播模式。一方面,节理面反射的拉伸应力波加剧了节理与刀具间岩体的碎裂;另一方面,软弱节理面破坏吸收了应力波能量,阻碍了应力波向下的传播,减弱了下部岩体的破坏程度。模拟结果还表明,节理间距越小,岩体破坏程度更加明显。倾斜节理的存在使刀具下部的裂纹出现不对称性扩展特征,影响了主裂纹向下扩展的能力,限制了其伸展的空间。节理岩体在刀具动态作用下的破坏过程研究还很少见到,研究结果对于节理岩体动态破坏的机理以及地下工程开挖等实际应用,具有一定的参考价值。; 廖志毅梁正召杨岳峰王岩唐春安; 关键词：节理岩体

水温对泥质粉砂岩物理力学性质的影响被引量：4: 2014年; 通过对不同水温浸泡至饱和状态下的泥质粉砂岩开展单轴压缩破坏试验,获取岩石破裂全过程的力学参数,分别从宏观破裂图像、岩渣SEM微观观测图像出发,研究了含水及不同水温浸泡对岩石破裂的物理力学行为、微观与宏观破裂形态的影响。研究表明,泥质粉砂岩含水后,泥质粉砂岩的峰值强度、弹性模量、软化系数、微观结构等出现明显变化;当水温从常温(25℃)提高到50℃和100℃,泥质粉砂岩的微观结构变化较为明显,主要体现在随浸泡水温的提高,岩石微观颗粒饱满度增大、孔隙变小,岩石含水能力降低;随着浸泡水温的提高,峰值强度、弹性模量、软化系数等物理力学参数逐渐提高。; 刘祥鑫梁正召张艳博田宝柱; 关键词：泥质粉砂岩含水温度

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教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-09-0258)