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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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循环载荷对岩石节理宏细观剪切特性影响的模拟研究

作者(Author):

  • 蒋宇静
  • 张孙豪
  • 栾恒杰
  • 陈连军
  • 张广超
  • 王长盛

作者单位:

  • 山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
  • 山东科技大学 能源与矿业工程学院
  • 长崎大学 工学研究科
  • 内蒙古上海庙矿业有限责任公司

关键词:

  • 岩石节理
  • 循环载荷
  • 剪切特性
  • 宏细观
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

岩石节理在循环载荷作用下会不断的滑移和闭合导致其承载性能不断劣化进而影响岩 体工程的稳定性。 为探明循环载荷作用下节理的剪切特性首先开展了节理剪切试验以标定模拟 中的物理力学参数和确定循环载荷的特征参数然后采用基于 FISH 语言二次开发的循环剪切加 载实现方法进行了不同加载幅值(1.51.71.92.1 和 2.3 MPa)、不同加载频率(0.10.51.01.5 和 2.0 Hz等循环剪切载荷作用下的粗糙节理剪切数值模拟研究了岩石节理的宏细观剪切特性以 及循环载荷特征参数对节理剪切特性的影响。 结果表明:随着剪切载荷的循环加卸节理表面损伤 会导致节理剪切应力-剪切位移曲线出现滞回效应。 循环剪切初期滞回环较小且分布密集后期 滞回环较大且分布疏松。 剪切过程中节理的裂纹分布和接触力分布与节理表面的粗糙体相关剪 切初期裂纹和高接触力大都集中在二阶凸起上随着二阶凸起破坏逐渐作用到一阶凸起上一阶凸 起破坏后节理发生失稳破坏。 节理剪切位移的增长趋势与累计裂纹数量的增长趋势总体一致。 剪 切初期仅有少量裂纹在应力峰值附近产生而后期裂纹产生时对应的应力范围和裂纹数量都显著 增加。 加载幅值越大每个循环内产生的节理损伤越多节理剪切位移也越大达到相同目标位移 所需的循环次数与加载幅值呈反比。 加载频率越大每个循环内节理产生的损伤越少节理剪切位 移也越小达到目标剪切位移所经历的循环次数与加载频率呈正比。 加载频率越低加速阶段越 短节理发生失稳破坏越突然


蒋宇静,张孙豪,栾恒杰,等.循环载荷对岩石节理宏细观剪切特性影响的模拟研究[J].煤炭学报,2023,48(1):199-211.
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