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爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法初探被引量：10: 2015年; 爆破是岩土工程中广泛采用的掘进方法,岩石在爆炸载荷下的断裂特性是岩石动力学的核心问题之一。利用雷管和带裂纹的水泥砂浆试样进行爆破试验研究,采用试验–数值方法确定试样的动态断裂韧度。通过试验得到的应变信号来确定试样承受的荷载及裂纹起裂的时间,将得到的时程曲线输入有限元程序ANSYS,利用1/4节点单元计算裂尖的近场位移,进而使用位移外推法求得试样I型动态断裂应力强度因子的时程曲线。裂纹起裂时刻对应的应力强度因子值即为材料的动态断裂韧度,从而给出了在爆炸载荷下I型裂纹的动态断裂韧度测试新方法。; 徐文涛朱哲明曾利刚; 关键词：岩石力学 I型裂纹动态断裂韧度爆炸载荷

裂纹方向对隧道稳定性影响规律的研究被引量：11: 2014年; 采用模型试验和数值模拟方法,研究单轴压缩载荷下带裂纹直墙拱形隧道在不同的裂纹面与隧道垂直边墙之间的夹角?时围岩损伤破坏规律。试验采用水泥砂浆制作成具有不同夹角?的直墙拱形隧道模型,养护30 d后进行加载。数值模拟采用混凝土损伤塑性模型,计算出隧道周边各点的应力和裂纹尖端的应力强度因子,与模型试验结果吻合较好。结果表明,拱肩处的裂纹会降低隧道的整体稳定性及强度,在裂纹尖端及侧壁产生很大的应力集中,但随着?角度的变化,强度降低的程度有所不同;当?=60?和?=130?时,裂纹对其整体稳定性及强度的影响最大,其裂纹尖端的应力集中现象最为明显,而且破坏应力峰值仅为无裂纹模型的40.9%和41.8%。; 李元鑫朱哲明刘凯范君黎; 关键词：隧道数值模拟应力强度因子

压缩荷载下3条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解被引量：5: 2013年; 多裂纹问题已成为当前岩石力学及其相关领域的研究热点问题。对无限平面内3条对称的共线裂纹在双向压缩载荷下的应力强度因子进行了研究,考虑了裂纹表面摩擦力的影响及裂纹间的相互影响,并利用复变函数理论给出了其裂纹应力强度因子的精确解析解。通过数值计算,给出了侧压力以及裂纹间距对应力强度因子的影响规律,并进行了相应的光弹实验研究,其实验结果定性地验证了理论解的正确性。结果表明,裂纹应力强度因子都随着侧压力的增大而减小,随着裂纹间距的减小而增大。; 郑涛朱哲明金文城曾利刚; 关键词：应力强度因子解析解侧压力

法向压缩载荷对Ⅱ型裂纹扩展的影响规律研究被引量：1: 2016年; 为得到法向压缩载荷对剪切型(Ⅱ型)裂纹开裂角和极限应力强度因子的影响规律,采用含单边裂纹的砂岩试件,在岩石剪切试验系统上对其进行剪切断裂试验研究,通过破坏时的最大剪切载荷计算出Ⅱ型极限应力强度因子,并拟合其与法向压缩载荷之间的关系;最后运用ABAQUS模拟验证本文试验结果。结果表明:法向压缩载荷对裂纹的起裂及扩展起到抑制作用,随着裂纹法向压缩载荷的增大,裂纹起裂角逐渐减小;随着法向压缩载荷增大,岩石Ⅱ型裂纹极限应力强度因子增大。; 何廉朱哲明任利荣冠; 关键词：压缩载荷应力强度因子

高宽比对隧道围岩稳定性的影响被引量：6: 2015年; 为研究隧道截面形式对隧道围岩的影响,结合模型试验和数值模拟研究高宽比K变化时,马蹄形隧道围岩稳定性及损伤破坏规律。考虑隧道周边无宏观裂纹和含有单一裂纹2种情况,数值模拟采用ABAQUS混凝土塑性损伤模型,计算隧道周边应力;对含有裂纹的情况利用J积分计算出裂纹尖端应力强度因子,利用ABAQUS中XFEM(extended finite element method)扩展有限元技术模拟高宽比为1.5时裂纹的发展路径和应力分布,与模型试验吻合较好。结果表明:隧道围岩的稳定性和损伤破坏情况随隧道高宽比K的变化而变化,对无裂纹模型,试件抗压强度在K=1.5时最大,K=1.0时最小;对有裂纹隧道模型,试件抗压强度在K=1.7时最大,K=0.7时最小。; 范君黎朱哲明胡天立陈晓彤; 关键词：高宽比隧道数值模拟应力强度因子隧道稳定

地壳上部岩体中水平应力的估算方法: 2012年; 地壳上部岩体的垂直应力一般可用其上覆岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。岩体的断裂韧度是一个常数,如果裂隙岩体是稳定的,水平应力必须在一定的范围内,如果水平应力超过了这一范围,岩体内的裂隙可能会发生扩展、破坏,并可能导致地震的发生,因此从裂隙岩体稳定的条件出发,可以估算出水平应力的范围。利用一共线双裂纹模型建立了裂纹稳定的应力条件,并对该应力条件的有效性进行了实验验证,实验结果表明该应力条件是有效的;然后利用该应力条件来估算水平应力的范围,其结果符合现场的测试结果,表明这一估算方法是有效的,可行的。并利用该理论能很好地解释为什么水平应力与垂直应力之比在浅部地壳中分布在较宽的范围内,但在深部区域内却分布在一个狭小的范围内。; 朱哲明刘江慧徐文涛邓建辉; 关键词：水平应力裂隙

真三轴加卸载条件下巷道周边裂隙岩体变形破坏试验研究被引量：9: 2015年; 岩体内含有大量的节理裂隙,在巷道开挖卸荷施工过程中,裂隙会暴露出来,并影响岩体工程结构的整体稳定性。为了更清晰地表现裂隙岩体的变形破坏特征,进行了真三轴卸载试验,采用依托于"微机控制电液伺服压力试验机"改进的真三轴试验机,以地下深埋巷道为原型,对含有不同倾角裂隙的混凝土试样进行加卸载试验,并使用有限元理论对单轴压缩试验进行模拟,研究了卸荷条件下试样的变形破坏特征及应力脆性跌落系数规律。结果表明:1试验加载初期试件呈现出明显的压密现象,且试件裂隙倾角越大,压密现象越明显;2随试件裂隙倾角增大,卸荷变形呈上升趋势,即扩容现象呈上升趋势;3裂隙倾角越小,越容易形成脱落性破坏;随裂隙倾角变大,破坏向远离卸荷面方向转移;并且,主要破坏形式为拉伸破坏,相对于单轴压缩试验,扩容造成的破坏特征更加明显;4随裂隙倾角增大,试件应力脆性跌落系数增大,间接显示出试件由脆性向延性转化的倾向,试件脆性破坏特征削弱。; 王蒙朱哲明冯若琪; 关键词：裂隙岩体

主应力方向对隧道稳定性影响规律的研究被引量：10: 2012年; 采用模型实验方法和数值模拟方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程,归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。数值模拟方法采用最大拉应变准则,计算出隧道周边各点的相当应力,与模型实验结果吻合较好。结果表明,马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向,马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时,破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时,且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。; 李永乾朱哲明胡荣; 关键词：隧道主应力方向数值模拟稳定性

巷道周边裂纹应力强度因子的实验研究被引量：4: 2012年; 岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的破坏现象,严重影响地下工程的安全施工。岩体裂纹尖端的应力强度因子对岩爆的发生有重要影响。使用一种无损的、全领域的平面应力实验分析技术——光弹性实验技术,通过分析试件的主应力差和主应力方向,并使用数值方法,讨论了当隧道围岩裂纹角度和荷载变化时,其尖端应力强度因子的变化情况。结果表明:1)在单轴压缩荷载作用下,裂纹尖端的应力强度因子随裂纹倾角的增加而增加,到达60°时开始下降,并且当倾角固定时,随荷载增加而增加;2)在围压作用下,倾角为45°时的裂纹为最不利裂纹,其应力强度因子最大。; 王蒙朱哲明曾利刚; 关键词：光弹性实验应力强度因子

爆炸动载荷下裂纹扩展规律的实验研究被引量：34: 2013年; 为研究在爆炸动载荷作用下岩石内裂纹的起裂及扩展规律,应用PMMA材料制作带裂纹平板试样,在距离裂纹尖端60 mm的圆周上设置与裂纹成不同角度的炮孔,然后引爆雷管来实验研究裂纹的动态起裂及其扩展规律,系统地研究爆炸应力波入射角对裂纹起裂角和扩展角的影响规律。实验结果表明,入射角为0°时,起裂角为0°,即裂纹沿原裂纹面扩展;当入射角大于15°而小于75°时,在裂纹的两端会产生翼型裂纹,其翼型裂纹的起裂角及扩展长度都与入射角有关;当入射角大于75°时,新生裂纹很小。; 胡荣朱哲明胡哲源康骥鸣; 关键词：岩石力学爆炸应力波入射角

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国家自然科学基金(51074109)

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