实验和模拟调查花岩的故障特征,考虑到中间主应力的影响
Feiyue Sun1,2,3, Xiaobing Zhang1, Jiaqi Guo2
1School of Emergency Management, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, 454003, China.
这项研究揭示了中间主应力 (IPS) 如何影响岩石强度和岩石爆裂故障模式. 更高的IPS增加了峰值应力,但降低了变形模量,故障涉及拉伸,剪切和复合机制.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 岩石机械学 岩石机械学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 岩石爆炸在地下挖掘中构成重大危险.
- 了解中间主应力 (IPS) 的影响对于预测岩石破裂至关重要.
- 声波发射 (AE) 信号提供了对岩石裂变过程的见解.
研究的目的:
- 调查IPS对岩石变形,强度和故障模式的影响.
- 在岩石爆裂过程中分析声辐射 (AE) 信号.
- 阐明IPS在岩石强度和岩石爆裂机制中的作用.
主要方法:
- 一面横向卸载和三面五面力-垂直连续负载实验.
- 改变中间主应力 (IPS) 来观察岩石的行为.
- 监测声辐射 (AE) 信号并分析故障模式.
- 开发和验证一个晶体尺度精细模型用于岩石爆裂模拟.
主要成果:
- 峰值应力随着IPS的增加而增加;在卸载过程中,变形模量呈指数下降.
- 岩石爆发喷射类型包括粒子喷射,裂变和碎片化.
- 失效机制涉及渐进的拉力,剪切和拉力-剪切复合材料的破坏.
- AE演变曲线和累积能量显示了四个不同的阶段.
- 莫吉-库伦标准有效地描述了在真实三轴卸载下与不同IPS的岩石特性.
结论:
- 介质主应力显著影响岩石强度和断裂特性.
- 岩石爆裂形成是一个渐进的过程,涉及不同的故障机制.
- 声辐射分析有助于理解岩石爆发的演变.
- 水晶尺度建模提供了岩石爆裂现象和应力-应变行为的准确模拟.
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