摘要：为揭示页岩纹理特征与破坏强度之间的作用机理,利用黏聚力单元法建立了巴西劈裂三维数值模型,研究了纹理角度和纹理强度对页岩破坏模式和抗拉强度的影响,并利用声发射分布特征精确分析了裂纹演化过程。研究结果表明:巴西劈裂数值模拟结果与试验结果基本一致,利用黏聚力单元法可以准则预测页岩破坏行为;纹理角度和纹理强度耦合作用下页岩试样破坏模式分为6种;中心破坏的页岩试样,声发射能量–位移曲线以单峰值分布型为主,拉伸剪切复合破坏的页岩试样,声发射能量–位移曲线以多峰值分布型为主;页岩试样抗拉强度各向异性显著,相同纹理角度下,纹理强度越高,主裂纹越接近加载直径方向,试样抗拉强度越大。研究结果进一步揭示了深层页岩破坏机制,为页岩储层压裂设计提供了理论依据。

摘要：研究充填体抗拉强度对维护采场稳定具有重大参考价值。充填体的破坏过程也是能量耗散的过程,养护龄期、分层数等因素直接影响充填体的强度大小及能量耗散。以全尾砂为骨料,制备一组质量浓度为78%,灰砂比分别为1∶4、1∶6、1∶8,养护龄期分别为3 d、7 d、14 d、28 d的胶结充填体进行巴西劈裂实验,分析了养护龄期与分层数对充填体强度、能量耗散及破坏规律的影响。结果表明:灰砂比一定时,不同分层的充填体的强度随养护龄期呈正相关关系;养护龄期一定时,强度与灰砂比呈正相关关系,分层会形成结构弱面,降低充填体强度。巴西劈裂过程中充填体的能量耗散随养护龄期的增长而增大,与强度变化特征一致;室内实验结果可以看出,充填体裂纹起裂点大多位于充填体中心点处,在破坏时主裂纹伴随无数微裂纹从中心点处开始萌生、扩展直至贯穿整个充填体,呈不规则形状向加载直径上扩散。不同分层充填体裂纹扩展较为连贯,部分充填体出现了分层界面局部错动的情况,断裂特征多为中心断裂与偏心断裂的复合式断裂。研究结果可为充填采矿设计、实际矿山充填提供理论支持。

摘要：平板、垫条、圆弧压模及平台试样等不同加载方式下,脆性材料巴西劈裂实验结果的差异一直是人们所讨论的问题.本文设计了混凝土平板直接加载与采用垫条加载实验,采用理论、高速相机与数字图像相关法(digital image correlation,DIC)相结合的方法,对试样表面应变场演化、起裂位置及裂纹扩展过程进行分析,探讨了不同的加载边界对试样应变集中演化及劈裂拉伸强度结果的影响.结果显示:(1)混凝土拉伸非线性特性导致的应变集中演化对不同加载条件非常敏感,平板加载时应变集中较早在加载端起始并向中心演化,即使满足巴西实验"中心起裂"条件,其强度仍低于垫条加载情况,两者差别达17.9%;(2)如果软垫条加载接触角合理设计,与平板直接加载相比,其应力场更稳定,有利于保证圆盘试样的应变集中及断裂均从中心起始,更好满足巴西劈裂实验条件;(3)仅校验巴西实验"中心起裂"有效性条件是不充分的,设计时必须谨慎考虑.研究结果对脆性材料巴西劈裂实验设计、测试分析具有重要参考意义.

摘要：为揭示300~150℃循环热处理后花岗岩物理性质及抗拉强度演变规律,对经过不同热处理循环次数的花岗岩自然吸水率、纵波波速变化进行测定,并开展巴西劈裂试验,期间采用声发射技术监测其破坏过程的声发射特征。结果表明:(1)花岗岩经历300~150℃循环热处理后,自然吸水率增大,变化量在0.25%~0.35%,纵波波速降低,衰减量为1132.3~1199.6 m/s;(2)花岗岩抗拉强度随热处理次数增多呈指数型减小,室温-300℃-室温处理方式下花岗岩抗拉强度最低,为13.21 MPa,而300~150℃循环热处理下,抗拉强度较室温-300℃-室温处理方式有所提高;(3)与室温条件相比,循环热处理后花岗岩加载至破坏所用时间呈降低趋势,且峰值荷载前出现声发射累计能量突变及振铃数峰值现象;(4)花岗岩经过300~150℃循环热处理后,破坏时监测的声发射累计能量和波速损伤变量与循环次数的变化趋势相反。研究成果可为一定温度区间循环下花岗岩物理力学演变行为提供参考。

摘要：为探究不同角度层理下页岩力学特性和声发射特征,通过对不同角度层理龙马溪组页岩的巴西劈裂试验、声发射测试以及3DEC数值模拟研究,对页岩破坏模式进行了对比分析。研究结果表明:由于页岩具有明显的层理构造,其抗拉强度具有明显的各向异性。页岩巴西劈裂应力-时间曲线可划分为3个阶段,对低角度层理,受载的累计声发射曲线表现为"平缓—陡增"增长模式;对高层理角度,累计声发射曲线表现为"台阶式"增长模式。研究物理实验与3DEC数值模拟结果均表明页岩破裂模式与层理角度密切相关,页岩声发射能量概率密度P(E)均较好的满足幂定律,层理效应并不改变声发射能量的尺度不变性。层理角度为90°时,能量概率密度曲线的临界参数最大,在低能量区间的声发射信号所占比例更大,利用临界参数可以对巴西劈裂试验过程中页岩损伤程度进行表征。研究成果可对页岩气压裂工程的设计提供借鉴。

摘要：盐岩的损伤愈合特性对地下盐穴储库的长期密闭性具有重要影响.为了探究损伤盐岩的愈合特性,设计了巴西劈裂损伤盐岩的自愈合实验.在无应力条件下,让巴西劈裂损伤盐岩在不同湿度条件下愈合120 d,通过实验过程中试样渗透率的变化定量判断损伤盐岩愈合程度,探究了损伤盐岩在不同湿度和恢复时间条件下的愈合效果;同时,通过扫描电子显微镜对损伤盐岩愈合后的细观形貌进行了观察,探讨了盐岩损伤愈合的细观机制.本实验中,利用实验前后渗透率的变化作为损伤盐岩愈合的表征手段,有效避免了以往研究中利用试样强度和弹性模量作为损伤愈合表征手段时因应变硬化导致的结果不可靠的情况.实验结果表明,在无应力作用条件下,在无外界水分供给环境中试件经过120 d后仍然没有发现愈合,证明水分是损伤愈合的必要条件.研究表明,时间和湿度对盐岩的损伤愈合具有重要影响,盐岩的损伤愈合效果在实验范围内随着时间的增长和湿度的增大而增强,但增强速度呈指数降低,意味着过大的湿度和过长的时间难以有效提高盐岩损伤愈合效果.

摘要：为了研究层状岩体在巴西劈裂条件下的破坏力学行为,建立基于颗粒离散元的层状岩体数值模型,采用基于矩张量理论的声发射计算方法,对层状岩体巴西劈裂条件下的声发射规律进行分析。研究结果表明:同一角度下,岩体的劈裂强度随着层理面强度的增加而增加。当层理面的强度值与岩石基质体相当时,岩石表现出各向同性的特点;当层理面强度小于岩石基质时,岩石的劈裂强度随着角度的变化呈现出“U”形分布的特点。各种工况下,拉裂纹的占比均大于剪切裂纹的占比,说明拉伸破裂是岩石微观破裂的主要类型。各种工况下,岩石的矩张量值主要分布在-5.75~-5.0之间,且峰值出现在-5.5~-5.25区间。声发射事件的矩张量大小与其数量之间的关系大致服从正态分布。随着层理面强度的减小,b值大致呈现出增加的趋势,说明声发射能量较小的事件在岩石层理面强度较小时占比较大。

摘要：尺寸效应是岩石力学试验研究中不可回避的问题,直接关系到岩石力学参数取值是否合理。在以往岩石劈裂抗拉强度的尺寸效应研究中,主要考虑了岩样厚径比的影响,较少考虑岩样直径的影响。基于此,在前期研究的基础上,设计进行了25,30,50,100,150 mm 5种直径岩样的巴西劈裂试验。研究结果表明:①在厚径比一定的情况下,岩样直径从25 mm增大到150 mm,对应抗拉强度呈现先陡后缓的降低趋势,在岩样直径>50 mm后,抗拉强度趋于稳定,变化趋势总体可以用指数函数较好地表达;②岩石的劈裂抗拉强度尺寸效应,不仅与岩样的厚径比有关,而且与岩样的直径有关,综合以往研究经验,建议控制岩样的厚径比为0.3左右、直径在50 mm以上,这样可以较好地消除尺寸效应对劈裂抗拉强度的影响。相关研究结果可为岩石劈裂抗拉强度的尺寸效应分析提供较好的依据。

摘要：基于颗粒流平台,选择Flatjoint接触模型作为岩石模拟的基本模型,用单轴压缩和巴西劈裂数值试验测试岩石宏观参数,对数值试验进行正交设计,采用多因素方差分析和回归分析研究宏细观参数之间的关系。在此基础上,提出了基于岩石单轴压缩和巴西劈裂数值试验的细观参数匹配方法。以灰岩的室内试验为基础,对灰岩细观参数进行了标定,实现了灰岩单轴压缩和巴西劈裂的颗粒流模拟,模拟结果与试验结果相接近,验证了本文方法的有效性。

摘要：本文采用真实破坏过程分析软件(RFPA)针对预制两条雁型裂纹岩石巴西圆盘劈裂过程进行了数值模拟,分析结果表明:(1)最大剪应力主要集中在试件与加载板接触位置及雁型裂纹尖端位置附近,岩石的宏观裂纹亦是从该区域开始并不断贯通的,雁型裂纹对岩石试件的宏观破裂起到了引导作用。(2)岩石试件在加载过程中声发射的位置与最大剪应力出现的位置大体上是一致的。加载初期和加载末期声发射事件个数和所释放的能量均较小,而加载中期声发射事件个数较多且能量释放相对较大,预制雁型裂纹的岩石巴西盘在受荷过程中期胶结物发生断裂最为集中。