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水-岩作用下砂岩力学特性及微细观结构损伤演化
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作者 邓华锋 支永艳 +2 位作者 段玲玲 潘登 李建林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3447-3456,共10页
在库水位反复升降作用下,库岸边坡消落带部分岩体处于浸泡―风干循环状态,其力学特性的劣化将直接影响库岸边坡的变形稳定。以三峡库区库岸边坡消落带砂岩为研究对象,设计并进行了考虑浸泡―风干循环和水压力升降变化的水-岩作用试验。... 在库水位反复升降作用下,库岸边坡消落带部分岩体处于浸泡―风干循环状态,其力学特性的劣化将直接影响库岸边坡的变形稳定。以三峡库区库岸边坡消落带砂岩为研究对象,设计并进行了考虑浸泡―风干循环和水压力升降变化的水-岩作用试验。结合SEM电镜扫描,分析了水-岩作用对砂岩微细观结构的影响,采用PFC^2D离散元软件对水-岩作用下砂岩的劣化过程进行了模拟分析。研究结果发现:(1)水-岩作用下砂岩的力学性能劣化效应明显,弹性模量和单轴抗压强度总体呈现先陡后缓的劣化趋势,其中前6次的浸泡―风干循环作用导致的劣化效应尤为明显。(2)水-岩作用下砂岩的微细观结构变化特征明显,由较致密的孔隙式胶结结构逐渐向不规则的蜂窝状结构发展,宏观上就导致了砂岩变形和强度特性的劣化。(3)由PFC^2D离散元模拟分析发现:水-岩作用导致岩石内部颗粒强度和颗粒间黏结强度逐渐劣化,非均匀性增强,荷载作用下的应变局部化特征逐渐明显,整体承载能力逐渐降低,破坏模式由典型的张拉破坏逐渐转变为剪切破坏。 展开更多
关键词 水-岩作用 浸泡-风干循环 劣化 微细观 应变局部化
水岩作用下砂岩劣化损伤统计本构模型 被引量:15
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作者 邓华锋 胡安龙 +4 位作者 李建林 张小景 胡玉 常德龙 朱敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期631-639,共9页
水库蓄水运行后,库水位反复升降变化对库岸边坡岩土体来说是一种疲劳作用,水岩作用下边坡岩体力学性质的劣化将影响整个边坡的稳定。基于此,在前期浸泡-风干循环水岩作用试验数据分析基础上,根据水岩作用过程中砂岩三轴压缩试验应力-应... 水库蓄水运行后,库水位反复升降变化对库岸边坡岩土体来说是一种疲劳作用,水岩作用下边坡岩体力学性质的劣化将影响整个边坡的稳定。基于此,在前期浸泡-风干循环水岩作用试验数据分析基础上,根据水岩作用过程中砂岩三轴压缩试验应力-应变曲线的特点,借助连续损伤力学和统计理论,将浸泡-风干循环水岩作用的损伤效应耦合到损伤统计本构模型中,并重点考虑了压密段的影响,分段建立了水岩作用下砂岩的统计损伤本构方程。对比分析表明,所建立的分段统计损伤本构模型计算与试验曲线符合较好,说明所建立的统计损伤本构方程可以较好地反映砂岩在浸泡-风干循环水岩作用的损伤效应,在水岩作用过程中,本构模型第2段的Weibull分布参数m和F_0均逐渐减小,反映了水岩作用下砂岩脆性逐渐减弱,宏观强度逐渐降低的力学特性。研究成果对大量存在的库岸边坡长期变形稳定分析具有较好的参考价值,同时,相关分析方法也可以为类似试验提供参考。 展开更多
关键词 水岩作用 浸泡-风干循环 压密段 损伤 统计模型
水–岩作用下红层软岩力学特性劣化规律研究 被引量:7
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作者 邓华锋 周美玲 +4 位作者 李建林 方景成 肖瑶 张恒宾 王晨玺杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A02期3481-3491,共11页
红层软岩在三峡库区广泛分布,其在水–岩作用下的物理力学特性劣化将直接影响相关库岸边坡的长期变形稳定与安全。基于此,考虑消落带库水位反复升降变化,设计进行红层软岩的浸泡–风干循环水–岩作用试验,研究结果表明:(1)在水–岩... 红层软岩在三峡库区广泛分布,其在水–岩作用下的物理力学特性劣化将直接影响相关库岸边坡的长期变形稳定与安全。基于此,考虑消落带库水位反复升降变化,设计进行红层软岩的浸泡–风干循环水–岩作用试验,研究结果表明:(1)在水–岩作用过程中,红层软岩的强度及变形参数劣化趋势明显,岩样存在逐渐"变软"的趋势,而且前3次浸泡–风干循环中的劣化速率较快,5次浸泡–风干循环作用之后,红层软岩的强度及变形参数劣化趋势逐渐趋于缓慢;(2)在水–岩作用过程中,岩样的破坏模式也存在明显的变化,不同围压下岩样的剪切破坏特征逐渐明显,岩样破坏时控制性裂纹数量逐渐减少,次生裂纹的数量逐渐增加;(3)在水–岩作用过程中,水压力的反复升降变化和浸泡–风干循环作用对红层软岩造成了不可逆的渐进累积损伤,红层软岩由相对致密的结构转变成微观裂隙、孔隙发育的松散多孔结构,宏观上就表现为抗压、抗剪强度劣化和破坏模式的变化。相关研究结论可为库岸边坡长期变形稳定分析提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 红层软岩 消落带 浸泡风干循环 劣化 破坏特征 微观结构
水岩作用下损伤砂岩强度劣化规律试验研究 被引量:32
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作者 邓华锋 肖志勇 +2 位作者 李建林 胡亚运 周美玲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期2690-2698,共9页
针对震后边坡岩体在降雨或库水浸泡作用下易出现变形破坏的现状,选取典型砂岩为研究对象,对岩样先进行循环加卸载损伤作用,再进行浸泡–风干循环水岩作用试验,对损伤砂岩在水岩作用下的劣化效应和机制进行详细研究。结果表明:(1)循环加... 针对震后边坡岩体在降雨或库水浸泡作用下易出现变形破坏的现状,选取典型砂岩为研究对象,对岩样先进行循环加卸载损伤作用,再进行浸泡–风干循环水岩作用试验,对损伤砂岩在水岩作用下的劣化效应和机制进行详细研究。结果表明:(1)循环加载作用导致的岩石矿物颗粒界面滑移、局部接触变形和破坏不仅使得岩样产生塑性变形,而且使得岩样内部形成初始损伤;(2)在浸泡–风干循环水岩作用过程中,损伤砂岩的抗压、抗剪强度劣化效应明显,具有明显的时间效应和非均匀性;(3)与完整岩样相比,损伤岩样的强度劣化速度更快,说明水岩作用对损伤岩样的耦合损伤效应明显,这也能较好解释一些震后边坡在经历多个浸泡或者降雨周期后容易失稳的原因。 展开更多
关键词 岩石力学 水岩作用 循环加卸载 损伤砂岩 浸泡风干循环 劣化
浸泡-风干循环作用下砂岩动力特性劣化规律研究 被引量:9
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作者 邓华锋 罗骞 +3 位作者 李建林 何明 原先凡 朱敏 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期2468-2474,共7页
在库水的长期浸泡-风干循环作用下,库岸边坡岩体的动力特性变化规律直接影响其长期稳定性能,其中,消落带是库岸边坡稳定的敏感地带。因此,特选取三峡库区库岸边坡消落带典型砂岩为研究对象,设计了考虑水压力反复升降变化和浸泡-风... 在库水的长期浸泡-风干循环作用下,库岸边坡岩体的动力特性变化规律直接影响其长期稳定性能,其中,消落带是库岸边坡稳定的敏感地带。因此,特选取三峡库区库岸边坡消落带典型砂岩为研究对象,设计了考虑水压力反复升降变化和浸泡-风干循环耦合作用的试验方案,对不同浸泡-风干循环作用周期的岩样进行单轴循环加、卸载动力响应试验。研究结果表明:随着浸泡-风干循环作用次数的增加,相同次数加、卸载循环作用时对应岩样的轴向应变、动应力-应变曲线的滞回圈面积逐渐增大,计算得到砂岩的阻尼系数、阻尼比逐渐变大,动弹性模量逐渐减小,说明浸泡-风干循环作用对砂岩动力特性的损伤是一种累积性发展的过程。最后,基于岩样的微观结构变化,对浸泡-风干水岩循环作用下砂岩动力特性劣化机制进行探讨。研究成果对库区大量存在的库岸边坡在考虑地震作用下的长期稳定性评价具有较高的参考价值。 展开更多
关键词 浸泡-风干循环作用 循环加卸载 阻尼比 阻尼系数 动弹性模量
水作用下砂岩断裂力学效应试验研究 预览 被引量:11
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作者 邓华锋 李建林 +3 位作者 孙旭曙 朱敏 原先凡 罗骞 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1342-1348,共7页
消落带是库岸边坡稳定的敏感地带,在库水位反复升降作用下,岩石的断裂韧度变化规律对库岸边坡的稳定性十分关键。以三峡库区典型库岸边坡砂岩为研究对象,针对库岸边坡消落带的实际赋存环境,设计长期浸泡和浸泡–风干循环作用2种试验方... 消落带是库岸边坡稳定的敏感地带,在库水位反复升降作用下,岩石的断裂韧度变化规律对库岸边坡的稳定性十分关键。以三峡库区典型库岸边坡砂岩为研究对象,针对库岸边坡消落带的实际赋存环境,设计长期浸泡和浸泡–风干循环作用2种试验方案。试验结果表明:(1)长期浸泡和浸泡–风干循环作用下砂岩试样有明显"变软"的趋势,其断裂韧度、抗拉强度和抗压强度劣化趋势基本一致,劣化幅度在试验初期较为明显,后期逐渐趋于平缓;(2)各力学参数劣化的幅度差别较大,其中,断裂韧度劣化最快,抗拉强度次之,抗压强度劣化相对较慢;(3)比较而言,在浸泡–风干循环作用下,砂岩的各力学参数劣化趋势更加明显,说明在模拟库岸边坡消落带水–岩作用时,浸泡–风干循环作用是不可忽略的因素。研究成果对大量存在的库岸边坡稳定性分析具有重要参考价值,同时,相关试验方法也可以为类似试验提供参考。 展开更多
关键词 岩石力学 浸泡风干循环 断裂韧度 抗拉强度 相关性
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三峡库区消落带巴东组软岩裂纹扩展规律 预览
7
作者 简文星 余锦风 任佳 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第21期72-75,80共5页
在库水位升降作用下,三峡库区消落带软岩力学性质逐渐劣化,直接影响了库岸的稳定性。裂纹扩展是岩石劣化的直接原因之一,因此选取三峡库区巴东组第四段泥质粉砂岩为研究对象,采用自制的裂纹测定装置,研究泥质粉砂岩在"浸泡—风干"循... 在库水位升降作用下,三峡库区消落带软岩力学性质逐渐劣化,直接影响了库岸的稳定性。裂纹扩展是岩石劣化的直接原因之一,因此选取三峡库区巴东组第四段泥质粉砂岩为研究对象,采用自制的裂纹测定装置,研究泥质粉砂岩在"浸泡—风干"循环条件下的裂纹扩展规律。研究结果表明:1随着泥质粉砂岩"浸泡—风干"循环次数的增加,试件裂隙率明显增大,初期阶段裂纹的扩展速率较快,后期逐渐减缓;2泥质粉砂岩的裂隙率与"浸泡—风干"循环次数可以用指数函数较好的拟合,拟合相关性系数为0.996,拟合度高,可以为后续发展趋势进行预测。 展开更多
关键词 泥质粉砂岩 消落带 浸泡风干循环 裂纹扩展规律
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基于matlab的岩石表面裂纹统计方法 预览 被引量:1
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作者 简文星 余锦风 +1 位作者 任佳 熊亚萍 《安全与环境工程》 CAS 2015年第5期128-133,共6页
利用matlab图像处理工具箱设计开发了岩石裂纹检测系统,实现了对岩石表面裂纹的识别检测以及获取裂纹面积和裂隙率两个特征参数。检测系统中图像处理分为图像预处理、裂纹提取和计算三个阶段。首先对裂纹照片进行灰度处理并滤波;然后利... 利用matlab图像处理工具箱设计开发了岩石裂纹检测系统,实现了对岩石表面裂纹的识别检测以及获取裂纹面积和裂隙率两个特征参数。检测系统中图像处理分为图像预处理、裂纹提取和计算三个阶段。首先对裂纹照片进行灰度处理并滤波;然后利用扩充Sobel算子进行边缘检测,突出裂纹与背景的差别,再进行图像分割,将灰度图像变为二值图像;最后统计计算特征参数。采用该检测系统对“浸泡-风干”循环作用下巴东组第四段泥质粉砂岩裂纹扩展情况进行统计分析,结果表明:随着泥质粉砂岩“浸泡-风干”循环次数的增加,裂纹的面积和裂隙率明显增大;初期阶段裂纹的扩展速率较快,后期逐渐减缓。岩石裂纹检测系统能够直接反映裂纹的扩展情况,且操作简单、结果合理,具有较强的实用性,为裂纹扩展规律研究提供了新的手段。 展开更多
关键词 matlab数字图像处理 岩石裂纹检测系统 浸泡-风干循环作用 裂纹面积 裂隙率 裂纹扩展规律
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