›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (12): 3403-3414.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

动载作用下砂岩变形速率及能量毫秒级模拟研究

刘 杰,胡 静,李建林,唐 亮,范留军   

  1. 三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北 宜昌 443002
  • 收稿日期:2013-06-13 出版日期:2014-12-11 发布日期:2014-12-15
  • 作者简介:刘杰,男,1979年生,博士,副教授,主要从事岩土工程和水工结构方面的研究工作。
  • 基金资助:

    中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放研究基金项目(No. IWHR-SKL-2012221);省自然科学基金一般项目(No.2011CDB182);宜昌市科学技术研究与开发项目(No. A2012-302-03);公益性行业科研专项(No. 201401029);三峡大学青年拔尖人才培育计划(No.KJ2014H012)。

Study of deformation rate of sandstone under dynamic loading and energy millisecond simulation

LIU Jie, HU Jing, LI Jian-lin, TANG Liang, FAN Liu-jun   

  1. Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area of Ministry of Education, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China
  • Received:2013-06-13 Online:2014-12-11 Published:2014-12-15

摘要: 以中国科学院武汉岩土力学研究所研制的RMT-150C岩石力学试验系统为主要试验平台,以宜昌砂岩为研究对象,对砂岩在96 kN峰值、不同频率、不同波形加载下的垂向力变化速率、垂向变形速率、表观弹性模量、横向变形速率、瞬时泊松比与时间的关系等5方面内容进行分析得出不同频率、不同波形对上述关系的影响规律。在提出非滞后时间段内表观弹性模量与垂直力线性关系的基础上,给出不同频率下三角波和正弦波的计算公式及参数,计算和实测对比证明,其计算公式可以很好地拟合不同波形、不同频率下的变形速率随时间的毫秒级变化规律。在此基础上,给出了三角波和正弦波的能量计算方法,对比分析显示,计算公式和方法可以很好地对三角波和正弦波在不同频率和不同加载速度下的能量值作出毫秒级的精确预测。

关键词: 岩石力学, 非滞后时间段, 频率, 三角波, 正弦波, 毫秒级模拟

Abstract: Taking RMT-150C rock mechanics testing system developed by Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences as the main test platform, five aspects of sandstone in the 96 kN peak with different frequencies and wave loadings in Yichang are studied:relationship between vertical force change rate and time, relationship between vertical deformation rate and time, relationship between apparent elastic modulus and time, relationship between the lateral deformation rate and time, relationship between instantaneous Poisson's ratio and time. Influence of different frequencies and waveforms on the relationships above is drawn.On the basis of putting forward the linear relationship between the non-lag period of apparent tangent modulus and vertical force,calculation formulas and parameters of the triangular wave and sine wave are obtained in different frequencies. The comparison of the calculation and measured values shows that the proposed calculation formulas can be well fitted with the changes rule with milliseconds of the deformation rate of different waveforms and different frequencies. On this basis, the paper gives the triangle and sine wave energy calculation methods, and comparative analysis shows that the listed computing formula and method can make accurate prediction of millisecond on the triangle and sine wave at different frequencies and energy value of different loading rates.

Key words: rock mechanics, non-lag time segment, frequency, triangular wave, sine wave, millisecond simulation

中图分类号: 

  • TU 443
[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[3] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[4] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[5] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[6] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[7] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[8] 王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[9] 李晓照, 戚承志, 邵珠山, 屈小磊, . 基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1358-1367.
[10] 陈卫忠, 李翻翻, 马永尚, 雷 江, 于洪丹, 邢天海, 郑有雷, 贾晓东, . 并联型软岩温度-渗流-应力耦合三轴流变仪的研制[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1213-1220.
[11] 郑广辉, 许金余, 王 鹏, 方新宇, 王佩玺, 闻 名, . 冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 632-641.
[12] 侯公羽, 梁金平, 荆浩勇, 胡涛, 张广东, 谭金鑫, 杨希, 张永康, . 三轴作用下的小型围岩试件在开挖卸荷过程中的声发射特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4564-4572.
[13] 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[14] 李晓照, 邵珠山, 戚承志, . 岩石裂纹损伤及围压对剪切破坏影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4249-4258.
[15] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 硬岩弹塑性变形破坏过程中强度参数 及剪胀角演化模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4401-4411.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 楚锡华,徐远杰. 基于形状改变比能对M-C准则与 D-P系列准则匹配关系的研究[J]. , 2009, 30(10): 2985 -2990 .
[2] 刘豆豆,陈卫忠,杨建平,谭贤君,周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[3] 王桂尧,李 斌,罗 军,付宏渊. 粉土基质吸力的新型量测装置与土-水特征研究[J]. , 2010, 31(11): 3678 -3682 .
[4] 王志萍,胡敏云,夏玲涛. 垃圾填土压缩特性的室内试验研究[J]. , 2009, 30(6): 1681 -1686 .
[5] 路军富,王明年,贾媛媛,喻 渝,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究[J]. , 2011, 32(3): 843 -848 .
[6] 党发宁 ,梁昕宇 ,田 威 ,陈厚群. 混凝土随机骨料模型尺寸效应的细观数值分析[J]. , 2009, 30(S2): 518 -523 .
[7] 王成华,安建国. 含扩径桩的群桩基础竖向承载性状数值分析[J]. , 2011, 32(S2): 580 -585 .
[8] 方 焘 ,刘新荣 ,耿大新 ,罗 照 ,纪孝团 ,郑明新 . 大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)[J]. , 2012, 33(10): 2947 -2952 .
[9] 胡万雨 ,陈向浩 ,林 江 ,况磊强 . 瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1259 -1263 .
[10] 朱 星 ,许 强 ,汤明高 ,付小敏 ,周建斌 . 典型岩石破裂产生次声波试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1306 -1312 .