黏弹性波传播与其诱致岩石损伤演化的相互作用机理
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51904056
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0404.矿山开采基础理论
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
Rocks are viscoelastic under dynamic loading. Viscoelastic wave propagation and dynamic damage of rock are interaction, but viscoelastic wave propagation in the rock and the damage of rock induced by the viscoelastic wave are usually investigated separately in the existing research and the coupled mechanism is difficultly clarified. The viscoelastic wave propagation in rock and the damage process of rock induced by viscoelastic wave propagation is investigated under the unified framework in this subject. Firstly, based on the dynamic stress-strain curve of artificial rocks with different viscosity coefficients measured during the split Hopkinson pressure bar tests, the viscoelastic constitutive equation and one-dimensional viscoelastic wave propagation model are established. The effect of viscosity coefficient on the stress wave propagation in the long artificial core is analyzed. Secondly, the influence of damage on the viscosity coefficient and the mechanism for the strain rate effect on the viscosity are clarified after the constitutive model of viscous damage is established and the one-dimensional wave propagation program is developed. Lastly, the mechanism for viscosity coefficient dominated by the joints of rock is clarified. The damage evolution of the rock induced by viscoelastic wave propagation and the effect of rock damage on the sequence viscoelastic wave propagation in the rock are investigated under different wave parameters. According to the above research, the coupled mechanism for the process of viscoelastic wave propagation and rock damage is clarified. This study may provide theoretical basis for the engineering problem such as the damage of surrounding rock mass subjected to blasting.
岩石中波传播表现出一定的黏性特性,岩石中黏弹性波传播和波传播引起的动态损伤是相互作用的过程,但当前普遍把两者视为两个独立的过程来研究,难以揭示两者之间相互作用机理。课题将黏弹性波的传播和岩石的动态损伤放在统一的框架下进行研究,首先,制备不同黏性参数的人造岩心,测试岩心的动态应力-应变曲线,建立黏弹性本构方程和一维黏弹性波传播模型,分析黏性系数对应力波传播规律的影响;其次,建立黏弹性损伤本构模型,开发一维波动分析程序,探讨损伤对黏性系数的影响,揭示黏性对应变率效应的影响机理;最后,探讨岩石中的缺陷对于黏性系数的影响,研究不同波形参数下黏弹性波诱致岩石损伤演化和岩石损伤程度对后续波传播规律的影响,揭示黏弹性波传播过程与岩石损伤过程之间的耦合机制,为解决爆破应力波诱发巷道围岩损伤等相关工程问题的研究提供理论基础。
结项摘要
在矿山开采、隧道开挖和水电站建设等岩体工程中,凿岩爆破技术广泛应用产生的爆破应力波会诱致岩石的损伤与破裂,岩体中原有的节理和岩石损伤破裂产生的新节理会导致爆破应力波的幅值衰减和波形弥散。岩石中黏弹性波传播和波传播引起的动态损伤是相互作用的过程,但当前普遍把两者视为两个独立的过程来研究,难以揭示两者之间相互作用机理。课题将黏弹性波的传播和岩石的动态损伤放在统一的框架下进行研究,首先,制备不同黏性参数的人造岩心,开展砂岩长杆和人造岩心长杆冲击试验,建立一维黏弹性波传播模型,分析黏性系数对应力波传播规律的影响;其次,建立黏弹性损伤本构模型,开发一维波动分析程序,研究不同波形参数下黏弹性波诱致岩石损伤演化和岩石损伤程度对后续波传播规律的影响,分析黏性对应变率效应的影响规律,揭示黏弹性波传播过程与岩石损伤过程之间的耦合机制;最后,基于一维应力波传播规律研究,揭示了全长黏结锚杆中应力波传播特性和含缺陷锚固锚杆中应力波传播特性,为现场锚固锚杆无损检测数据解译提供了理论支撑。基于上述研究为解决爆破应力波诱发巷道围岩损伤等相关工程问题的研究提供理论基础。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(6)
Spalling of a one-dimensional viscoelastic bar induced by stress wave propagation
应力波传播引起的一维粘弹性杆的剥落
- DOI:10.1016/j.ijrmms.2020.104317
- 发表时间:2020
- 期刊:International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences
- 影响因子:7.2
- 作者:Leilei Niu;Wancheng Zhu;Shuai Li;Xige Liu
- 通讯作者:Xige Liu
Experimental study on creep of double-rock samples disturbed by dynamic impact
动力冲击扰动双岩样蠕变试验研究
- DOI:10.1016/j.ijrmms.2021.104895
- 发表时间:2021-09-03
- 期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND MINING SCIENCES
- 影响因子:7.2
- 作者:Li, Shuai;Zhu, Wancheng;Xu, Tao
- 通讯作者:Xu, Tao
不同龄期砂浆全长黏结锚杆中应力波传播的试验研究
- DOI:10.7520/1001-4888-20-231
- 发表时间:2021
- 期刊:实验力学
- 影响因子:--
- 作者:秦超;牛雷雷;朱万成;张乃源
- 通讯作者:张乃源
废石尾砂胶结充填体断裂特性试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:金属矿山
- 影响因子:--
- 作者:仝文慧;朱万成;牛雷雷
- 通讯作者:牛雷雷
膏体早期超声波特性研究
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:中国矿业
- 影响因子:--
- 作者:牛雷雷;朱万成;张瑞;赵园春;李智;韩明讯
- 通讯作者:韩明讯
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其他文献
岩石抗拉强度和断裂韧度的三点弯曲试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:水利与建筑工程学报
- 影响因子:--
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- 通讯作者:王青元
不同地应力条件下切缝药包爆破的数值模拟
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:爆炸与冲击
- 影响因子:--
- 作者:魏晨慧;朱万成;白羽;牛雷雷
- 通讯作者:牛雷雷
岩石蠕变-冲击试验研究——现状与展望
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:采矿与岩层控制工程学报
- 影响因子:--
- 作者:朱万成;牛雷雷;李少华;李帅
- 通讯作者:李帅
含孔洞岩石试样三维破裂过程的并行计算分析
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:岩土工程学报
- 影响因子:--
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- 通讯作者:牛雷雷
单轴压缩下绿砂岩长期强度的尺寸效应研究
- DOI:10.16285/j.rsm.2016.04.010
- 发表时间:2016
- 期刊:岩土力学
- 影响因子:--
- 作者:王青元;朱万成;刘洪磊;牛雷雷;李如飞
- 通讯作者:李如飞
其他文献
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