循环荷载下花岗岩应力门槛值的细观能量演化及岩爆倾向性

论文摘要

为研究三轴循环加卸载条件下三山岛花岗岩细观能量演化规律,采用颗粒流理论确定了花岗岩的应力门槛值(起裂应力σci、损伤应力σcd和峰值强度σf),研究了应力门槛值对应的边界能、应变能(线性接触应变能和平行黏结应变能)、耗散能(摩擦能和阻尼能)、动能随围压变化的规律,并从能量角度建立了岩爆倾向性评价指标Wx.结果表明:三山岛花岗岩不同围压下相应的σci/σf位于37. 0%～44. 8%区间,σcd/σf位于81. 2%～89. 0%区间,随着围压的增大,起裂边界能、应变能和耗散能呈线性关系增加,损伤(峰值)边界能、应变能和耗散能呈指数关系增加;其中耗散能受围压影响最为敏感,增幅倍数最大,其次是边界能,最后为应变能.围压对起裂应变能比例影响不大,损伤和峰值应变能比例随围压增大缓慢减小,峰值应变能比例下降幅度最大.基于岩爆倾向性评价指标Wx可知,当围压在20 MPa内,三山岛花岗岩岩爆倾向性相对较小;当围压达到30 MPa时岩爆倾向性开始迅速增加.研究成果为岩爆倾向性的评价提供了新的参考指标,进一步为井下岩体工程的稳定性研究提供了新思路.

论文目录

• 1 三山岛花岗岩室内力学特性
• 2 数值模型构建及细观参数标定
•   2.1 三维颗粒流数值模型构建
•   2.2 细观参数标定
• 3 应力门槛值细观能量演化规律
•   3.1 应力门槛值的确定
•   3.2 细观能量演化规律
•   3.3 应力门槛值细观能量与围压的关系
• 4 基于细观能量的岩爆倾向性评价
•   4.1 Wet和Wcf岩爆倾向性指标分析
•   4.2 基于细观能量建立Wx指标
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张英,苗胜军,郭奇峰,王培涛

关键词: 三轴循环加卸载,应力门槛值,细观能量,岩爆倾向性,颗粒流模拟

来源: 工程科学学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 北京科技大学土木与资源工程学院,北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51604017,51574014),“973”计划资助项目(2015CB060200)

分类号: TU45

DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.004

页码: 864-873

总页数: 10

文件大小: 803K

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