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基于SPH法的单轴压缩岩样破坏过程中应变局部化和能量释放数值模拟被引量：1: 2019年; 本文采用自主编写的光滑粒子流体动力学法程序,在平面应变单轴压缩条件下,开展了非均质岩石试样破坏过程中剪切带、声发射数及应变能释放量的演变规律研究,探讨了形状参数和Weibull分布函数的定位参数的影响,而过去的研究更多地关注形状参数的影响.仅粒子的黏聚力被认为服从Weibull分布.当粒子破坏后,粒子的黏聚力跌落至残余值,在此过程中,最大主应力(即第3主应力)保持不变.得到了下列结果.随着定位参数的增加,破坏粒子的分布由弥散向集中转变,岩样的纵向应力峰值增加.每20个时步数目的全局最大声发射数和全局最大应变能释放量均发生在峰后应力迅速跌落过程中,与二者有关的8个量随形状参数或定位参数的演变规律较为复杂,这应与岩样破坏形态的多样性有关.; 王学滨王学滨舒芹; 关键词：单轴压缩黏聚力 WEIBULL分布

静水压力下内摩擦角对圆形洞室围岩局部破裂影响的连续-非连续模拟被引量：3: 2020年; 为了更准确地模拟岩石由连续向非连续转化,降低网格依赖性,在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法的基础上,发展了一种内部开裂方法。模型被离散成精度较高的四边形单元,在开裂后,裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩展。模拟了巴西圆盘岩样、单轴压缩岩样和静水压力下洞室围岩的变形-开裂过程。结果表明:对于巴西圆盘岩样,拉裂缝由圆盘中心向上下加载板扩展,直至贯穿岩样,拉裂缝较为平滑;对于单轴压缩岩样,剪裂缝较为平直,贯穿岩样的主剪裂缝方向与摩尔-库仑剪切面方向较为一致。由静水压力和内摩擦角对洞室围岩变形-开裂过程的影响规律可以发现:静水压力下,V形坑形成于洞室表面附近;剪裂缝向围岩内部扩展,形成狭长剪裂缝,其分布类似于剪切滑移线。静水压力越大,剪裂缝的范围越大。内摩擦角越大,剪裂缝的范围越小,狭长剪裂缝的扩展方向与环向的夹角越小。由天生桥二级水电站某洞室围岩的模拟可以发现,围岩呈现4个V形坑,这与现场观测结果基本吻合。; 白雪元王学滨舒芹; 关键词：洞室围岩静水压力内摩擦角

应力球量不变应力跌落方式下非均质岩样破坏过程数值模拟被引量：2: 2020年; 采用自主编写的基于光滑粒子流体动力学方法的程序,在平面应变单轴压缩条件下,开展了非均质岩样破坏过程中剪切带和声发射的演变规律研究。基于带拉伸截断的摩尔-库仑准则,在应力球量不变假设下应力跌落时,推导了破坏粒子应力的计算方法。数值结果表明,当均质度较小时,岩样的纵向应力-纵向应变曲线呈明显的应变硬化和应变软化阶段;当均质度较大时,随着均质度的增加,岩样的应变硬化阶段变得越来越不明显,岩样的峰后行为均呈明显脆性特征。对不同黏聚力时粒子应力跌落程度的理论分析表明,黏聚力高时粒子破坏后应力跌落程度不一定比黏聚力低时的大,应力跌落程度不仅与粒子的黏聚力有关,还与粒子破坏时的应力状态有关。定性分析了均质度对破坏粒子分布的影响。分析表明,均质度越大,破坏粒子越易形成狭窄剪切带,贯穿岩样越快,岩样被贯穿后剪切带外粒子几乎不再发生破坏,因此,岩样的最终破坏粒子数越少。; 舒芹王学滨赵扬锋白雪元; 关键词：岩石试样光滑粒子流体动力学单轴压缩剪切带

基于SPH法的两种围压加载方式对比研究被引量：1: 2021年; 在光滑粒子流体动力学法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)中,围压加载方式包括板加载和力加载。对于传统的板加载,当剪切带发展至模型边界附近时,边界应力将与预设围压不相等。为此,发展了可调控板加载的围压施加方法。在可调控板加载和力加载方式下对比分析了双轴压缩岩样和洞室围岩的变形破坏过程。数值结果表明:在两种围压加载方式下,随着围压的增加,双轴压缩岩样的抗压强度和残余强度均基本呈线性增加,并且岩样中拉破坏粒子数逐渐减少,即围压的作用阻碍了拉伸破坏的发生。对于洞室围岩,当侧压系数大于1.0时,两种围压加载方式下围岩中剪切带及其附近的未破坏区的轮廓线均呈椭圆形,且侧压系数越大,轮廓线的长轴越长,而短轴无明显变化;随着侧压系数的增大,拉伸破坏由洞壁四周向两帮转移;在力加载方式下,模型整体稍有旋转,促进了剪切带扩展的非对称性;在可调控板加载方式下,模型不能旋转,剪切带扩展的非对称性不易发生。; 舒芹王学滨赵扬锋赵扬锋李继翔; 关键词：SPH法围压双轴压缩洞室围岩侧压系数

气爆卸压增透防治井筒揭穿煤层突出的数值模拟研究: 2016年; 爆破震动卸压增透抽采瓦斯是消除井筒揭穿低透气性煤层煤与瓦斯事故的根本措施。采用有限差分数值模拟的方法,研究了气爆冲击震动卸压范围对井筒揭穿煤层卸压增透防突效果的影响。结果表明:当冲击震动卸压范围较小时,井筒揭穿卸压煤层后,煤层无支承压力增高区的出现;当卸压范围较大时,则依次出现支承压力三区,且支承压力增高区的宽度有随卸压范围的增大而增加的趋势;冲击震动卸压存在一临界卸压范围,当卸压范围超过该临界范围时,煤层支承压力曲线由单峰特征转变为内外双峰特征,且外峰值小于内峰值,内峰值还明显小于无卸压和不超过该临界范围卸压范围时支承压力单峰值,还能使支承压力增高区向煤岩体深部转移,显著降低井筒揭穿瓦斯煤层发生煤与瓦斯突出动力灾害发生的频度及强度,为气爆冲击卸压防治井筒揭穿煤层突出的工程应用提供参考。; 邹高鹏舒芹陈亮李佳音张宝安赵宝友; 关键词：高瓦斯低透气性煤层煤与瓦斯突出卸压范围

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舒芹