中低速冲击载荷作用下SCT岩石试样Ⅰ型裂纹的动态扩展行为

为研究侧开单裂纹三角形(SCT)岩石试样的动态扩展行为和断裂韧度,采用落锤冲击实验系统进行动态加载,通过裂纹扩展计(CPG)得到裂纹的断裂时间和扩展速度;用有限差分软件AUTODYN进行数值模拟,验证实验结果的可靠性;将实验测量的载荷条件代入有限元软件ABAQUS建立的数值模型中,得到动态应力强度因子时程曲线,通过普适函数修正后,利用断裂时间得到动态断裂韧度。研究结果表明:SCT试件构型能够较好地应用于岩石动态扩展行为的研究;砂岩的扩展韧度与裂纹扩展速度呈负相关;数值模拟得到的裂纹扩展路径与实验结果基本一致,裂纹扩展速度不为常数;岩石裂纹动态扩展过程中可能存在止裂现象,止裂韧度大于扩展韧度,但与起裂韧度相差不大。     

T应力对岩石断裂韧度及扩展路径的影响

为了准确预测岩石类材料复合断裂韧度及裂纹扩展路径,提出结合T应力的修正最大周向应力断裂判据.该修正最大周向应力断裂判据是采用双参数模型(应力强度因子K和T应力)来描述岩石断裂的行为,对岩石类材料复合断裂进行理论计算和实验.结果表明:软岩半圆盘实验所得断裂韧度与传统最大周向应力断裂判据预测结果有较大误差,而修正最大周向应力断裂判据预测结果和实验结果相吻合;当T应力为正并且超过某一定值时,裂纹的扩展路径将发生偏折;T应力对脆性材料断裂试件的断裂韧度和裂纹扩展路径有影响.     

颗粒尺寸对岩石抗拉强度和断裂韧度影响的数值模拟

选取三种粒径(平均尺寸1.02,2.12,3 mm)花岗岩试样,利用自主开发的岩石破裂过程数值计算软件(RFPA-DIP细观版),进行带缺口试样三点弯曲试验.利用虚裂纹模型描述岩石试样达到峰值载荷前的断裂过程区,引入双线性应力分布模型,将试样内部平均颗粒尺寸与虚裂纹模型建立起联系,通过数值模拟可分别计算出不同颗粒尺寸花岗岩的抗拉强度和断裂韧度.通过引入分形维数概念来表达不同颗粒尺寸花岗岩试样内部颗粒分布的特征,得到结论:颗粒尺寸与分维值呈反比例关系,分维值较小的花岗岩试样其抗拉强度和断裂韧度相对较小.     

重庆合川地区须二段岩石断裂韧度

探讨重庆合川地区上三叠统须家河组第二段储层岩石在水力压裂过程中的裂纹扩展特性。通过50 kN电子伺服试验机及“人”字形切槽巴西圆盘试件对须二段致密砂岩进行断裂韧度实验研究,获得Ⅰ型及Ⅱ型断裂韧度的数据,并对断裂韧度的特征及其与岩石力学参数的关系进行分析。结果表明须二段砂岩轴向和径向上的Ⅰ型断裂韧度都小于Ⅱ型断裂韧度。随着砂岩粒度的增大,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧度都逐渐减小,且与弹性模量、抗压强度、抗张强度及内聚力呈现较强的正相关性。Ⅰ型张开型的裂缝扩展特征和贯通程度要比Ⅱ型滑开型的简单且破坏较弱,若岩样中含有纹层等弱的岩石力学结构面,岩样的裂纹扩展样式更加复杂,断裂韧度测试值也相应地减小。合川地区须二段砂岩在纵向上进行压裂作业时,更容易在纵向上形成延伸较远的纵张裂缝。     

黄河中上游19城市2007年SO2排放相互影响及其对北京贡献的数值预测分析

 依据黄河中上游地区19个城市2007年SO₂源排放总量和气象资料,利用MM5、CALPUFF数值模式系统,数值模拟分析了城市间的相互影响以及长距离输送对北京SO₂浓度的贡献。结果表明,黄河中上游城市间SO₂污染物排放相互影响较大的有银川、石嘴山、中卫、吴忠和渭南、铜川、咸阳、宝鸡两个城市群。周围城市对银川年平均浓度的贡献占到二级标准的50%,对咸阳年平均浓度的贡献占到二级标准的44%。对周边城市SO₂年平均浓度贡献超过二级标准10%的城市有：石嘴山对银川,吴忠对银川,渭南对咸阳、铜川,咸阳对渭南。长距离输送对北京有一定影响,其中年平均浓度贡献最大的是鄂尔多斯市0.00038mg/m³,包头市0.00032mg/m³次之,宝鸡市、延安市、银川市、中卫市、铜川市最小,为0.00001 mg/m³;SO₂最大日平均浓度贡献最大的是鄂尔多斯市0.00540mg/m³,忻州市0.00414mg/m³次之,延安市0.00008mg/m³最小;SO₂最大小时平均浓度贡献最大的是忻州市0.03708mg/m³,鄂尔多斯市0.01815mg/m³次之,中卫市0.00029mg/m³最小。因此,为提高空气质量,单一城市的污染控制规划和措施除考虑其对本地的影响外,还应充分考虑限定其对外界的贡献。     

三轴压缩条件下单裂隙岩样裂隙扩展研究

为研究岩石中裂纹的起裂、扩展和破坏规律,采用PFC2D数值模拟软件结合室内试验对预制单裂隙岩样进行分析。结果表明：（1）当围压为7MPa时,以剪切-拉伸复合破坏模式为主;当围压为14MPa时,试样以“Y”型剪切破坏、单一斜剪破坏模式为主;当围压为21MPa时,试样以“X”型剪切破坏模式为主。（2）试样的破坏模式与围压的大小密切相关,当裂隙长度一定时,随着围压的增大,试样的破坏越明显;当围压一定时,随着裂隙长度的增加,裂纹扩展的规模越大。（3）随着裂隙长度的增加,岩样的峰值强度、弹性模量、起裂应力与损伤应力均呈下降趋势;随着围压的增大,各力学参数均增大,裂隙长度越大时更易诱发新生裂纹,试样强度特性降低。（4）剪切裂纹在整个模拟加载过程中占主导地位且数量始终占比较大;随着围压的增大,拉裂纹逐步占据主导地位,且当围压为21MPa,裂隙长度为39mm时,拉裂纹是剪裂纹的2.73倍;当围压一定时,随着裂隙长度的增加,拉裂纹占比也逐渐减少。     

岩石断裂韧性的研究

本文首先从理论上和数值计算结果上定性地分析了岩石内部的节理、裂隙及孔洞、空隙等对裂纹尖端的应力集中的影响,并通过实验手段测出了岩石试件裂纹尖端的应力集中松弛系数R,由此对岩石断裂韧度K_(IC)计算公式进行了修正;对边界配位法理论的最佳配点数m的取值问题也进行了研究。还以对岩石断裂韧度测试中三点弯曲试件的尺寸要求进行了试验研究。     

三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则

断裂准则是评定含裂纹构件或结构的工作状态是否安全的基准和依据。本文从三维介质中复合型裂纹问题的分析入手,考虑裂纹尖端小范围屈服区对裂纹扩展的影响,提出了描述三维介质中任意形状裂纹扩展规律的F₀准则和E₀准则。这两个准则均与现有的实验资料吻合得很好,而且还有一个较为突出的特点,即能反映Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ型复合裂纹和Ⅱ—Ⅲ型复合型裂纹中KⅢ对裂纹开裂角的贡献。这一特点是S准则^[1]、MG准则^[9]、C判据^[10]和W判据^[11]等一些断裂准则不具有的。     

基于离散元模型的岩石Ⅱ型断裂研究

为了解决岩石Ⅱ型断裂韧度的准确测量问题，提高对工程裂隙岩体稳定评价的可靠性，采用颗粒离散单元法，从微观裂纹、声发射及块体特征角度出发，结合断裂韧度计算，对短芯压缩(SCC)试样进行了数值研究。结果表明：随着切槽间距比(C/H)的增加，试样破坏模式会由纯剪向拉剪混合过渡；声发射模式前震-主震-后震型(C/H≥0.3)的转变与块体破坏特征也验证了这一结果；当C/H=0.2时，计算所得的断裂韧度与室内试验测得的值相符，验证了所采用方法对于Ⅱ型断裂韧度测试的准确性。借助离散单元法阐明了短芯压缩试样的破裂特征，从裂纹扩展的角度明确了切槽间距变化对破坏形态及破坏模式影响的规律，可为实验室精确测量岩石Ⅱ型断裂韧度提供参考。     

适应新排放标准的火电厂除尘技术

 简要介绍历次修订《火电厂大气污染物排放标准》时,中国火电厂在开发和应用电除尘器、袋除尘器、电袋复合除尘器方面的改进;指出电除尘器按传统凭飞灰比电阻和化学成分确定驱进速度并进行电除尘器选型设计,其偏差颇大;提出应更重视飞灰物相组分,还要重视显微结构、浸润性、黏附性、粒径分布和视密度、煤的燃烧方式、炉温、燃烧气氛等的影响;推荐用满足排放浓度所需要的比集尘面积数值判别不同煤质和飞灰的电除尘难易性;比较电除尘器、袋除尘器、电袋复合除尘器的技术特点和技术经济性后,建议：① 煤、灰品质较稳定,比集尘面积＜160m²/（m³·s^-1）就能达标者,优先选用电除尘器;② 煤、灰品质多样或多变,比集尘面积≥160m²/（m³·s^-1）,或已运行的除尘器需大幅提高除尘效率才能达标者,优先选用电袋复合除尘器,它与袋除尘器一样能够有效地捕集PM10和PM2.5微尘;③ 燃煤硫分低,除尘器进口烟尘浓度较低,烟气速度场、浓度场、温度场和漏风比较均匀时,需要比集尘面积≥160m²/（m³·s^-1）才能达标者,优先选用袋除尘器。     

砾粒掺入对黏土断裂韧度的影响

以探究土体断裂韧度特性为目的,采用改进后的标准三点弯曲试验,消除了自重对试验结果的影响,在掺入不同含量和不同粒径大小的砾粒的情况下,制备相同含水率、干密度和初始裂缝的试样,测试其断裂韧度的变化以及观察裂缝扩展规律.结果表明:当掺入砂砾含量在0%~20%的时候,断裂韧度随着砂砾含量的增高而逐渐降低;当掺入砂砾的粒径在2~40mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其断裂韧度随着掺入粒径的增加而增加;当掺入砂砾的粒径在0.75~2mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其粒径大小对断裂韧度值没有明显影响;掺入颗粒的粒径大小会影响裂缝的扩展方向和发育数量,与掺入粗砾的试样相比较,掺入细砂的试样在裂缝区域更易于出现细小的网状裂纹,而掺入粗砾试样中的裂缝在扩展过程中更容易出现弯折现象.     

基于PFC 2D的含节理岩体单轴压缩数值模拟

基于颗粒流方法模拟含节理岩体的单轴压缩破坏过程,并对不同节理倾角的岩体进行单轴压缩数值模拟,研究不同节理倾角岩体的裂纹扩展路径、破坏形式以及强度变化规律。结果表明:(1)在单轴压缩破坏过程中,岩体节理倾角不同,裂纹扩展与最终破坏形态不同,但破坏过程基本一致;(2)当节理倾角从0°到90°的变化过程中,抗压强度随节理倾角的增大先减小后增加,总体呈"U"型分布规律,并在倾角为60°时达最小值。     

高温后混凝土双G断裂准则分析

借鉴常温下能量型断裂模型,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的粘聚应力分布,以能量释放率G作为断裂性能判定参数,建立高温后混凝土裂缝扩展的双G准则.该准则采用起裂韧度GIC,ini和失稳韧度GIC,un描述裂缝发展阶段,引入粘聚韧度GIC,c建立3种韧度之间的定量关系,并通过高温后楔入劈拉法试验进行验证.最后将能量法和应力法求得的断裂韧度值进行对比,发现两者能够很好吻合.     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

击实粘土Ⅰ型断裂韧度测试新方法研究

为研究击实粘性土断裂韧度,研制了土体断裂韧度测试新仪器,通过新仪器对粘性土进行了断裂韧度测试,讨论了试验方法的合理性,并结合前人的研究成果探讨了土体断裂韧度与抗拉强度之间的关系。结果表明,击实粘性土中的裂缝扩展规律符合线弹性断裂特性,可采用线弹性断裂理论对其进行研究;击实粘性土断裂韧度与抗拉强度之间存在线性关系,但土体颗粒性质、颗粒机配、试样含水量、试验方法等均对土体断裂韧度有影响,需进行更深入的研究。     

爆破载荷作用下围岩裂隙发展特征试验研究

为研究爆破载荷条件下围岩损伤范围与裂隙扩展行为问题,以云南红河州咪的隧道爆破开挖为背景,通过理论分析与室内模型试验分析方法,以Froude比例法建立爆破载荷作用下裂隙发展试验模型,分析爆破载荷作用下围岩试样的动态力学与裂隙发展趋势.结果表明:通过对空气间隔装药孔壁压力计算得到应力波作用下裂隙范围计算公式,同时基于爆生气...     

工程节理岩体断裂韧性的分形效应

在考察工程节理化岩体断裂力学特征的基础上,提出了“追踪裂纹断裂”的概念,并结合分形几何原理,建立起追踪裂纹断裂的分形模型,从分形几何的角度研究了节理化岩石的微观和宏观结构效应以及使断裂韧性提高的物理力学机制,并通过实测岩样的剪切断裂而进行了验证。     

爆破应力波中远区破岩作用分析

应用断裂与损伤力学理论，分析了爆破应力波远区破岩作用机理认为爆破应力波在远区的破坏效应是基于该区域内局部岩体强度和断裂韧度降低，使衰减后的弱应力波作用强度仍可能大于该点处的岩石极限强度所致。提出岩石损伤与缺陷的存在，会产生应力集中或放大效应的依据，并阐述爆破应力波作用下远区原生裂纹扩展的理论分析，给出了基于岩石损伤的裂纹扩展长度估算模型。     

岩石纯剪断裂的新型实验方法

利用新型断裂装置研究了岩石在纯剪载荷作用下的裂纹扩展规律，并同时探讨了岩石真Ⅱ型断裂韧性的测试方法。