<listing id="l9bhj"><var id="l9bhj"></var></listing>
<var id="l9bhj"><strike id="l9bhj"></strike></var>
<menuitem id="l9bhj"></menuitem>
<cite id="l9bhj"><strike id="l9bhj"></strike></cite>
<cite id="l9bhj"><strike id="l9bhj"></strike></cite>
<var id="l9bhj"></var><cite id="l9bhj"><video id="l9bhj"></video></cite>
<menuitem id="l9bhj"></menuitem>
<cite id="l9bhj"><strike id="l9bhj"><listing id="l9bhj"></listing></strike></cite><cite id="l9bhj"><span id="l9bhj"><menuitem id="l9bhj"></menuitem></span></cite>
<var id="l9bhj"></var>
<var id="l9bhj"></var>
<var id="l9bhj"></var>
<var id="l9bhj"><strike id="l9bhj"></strike></var>
<ins id="l9bhj"><span id="l9bhj"></span></ins>
  • 《工程索引》(EI)刊源期刊
  • 中文核心期刊
  • 中國科技論文統計源期刊
  • 中國科學引文數據庫來源期刊

留言板

尊敬的讀者、作者、審稿人, 關于本刊的投稿、審稿、編輯和出版的任何問題, 您可以本頁添加留言。我們將盡快給您答復。謝謝您的支持!

姓名
郵箱
手機號碼
標題
留言內容
驗證碼

高應變率下紅砂巖"凍傷效應"

楊陽 楊仁樹

楊陽, 楊仁樹. 高應變率下紅砂巖'凍傷效應'[J]. 工程科學學報, 2019, 41(10): 1249-1257. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002
引用本文: 楊陽, 楊仁樹. 高應變率下紅砂巖"凍傷效應"[J]. 工程科學學報, 2019, 41(10): 1249-1257. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002
YANG Yang, YANG Ren-shu. 'Frostbite effect' of red sandstone under high strain rates[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(10): 1249-1257. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002
Citation: YANG Yang, YANG Ren-shu. "Frostbite effect" of red sandstone under high strain rates[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(10): 1249-1257. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002

高應變率下紅砂巖"凍傷效應"

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002
基金項目: 

國家重點研發計劃資助項目 2016YFC0600903

國家自然科學基金資助項目 51564027

云南農業大學自然科學青年科研基金資助項目 2016ZR05

云南省應用基礎研究青年項目資助項目 2018FD025

詳細信息
    通訊作者:

    楊仁樹, E-mail: yrshu@cumtb.edu.cn

  • 中圖分類號: TU458;TD315

"Frostbite effect" of red sandstone under high strain rates

More Information
  • 摘要: 對低溫凍結紅砂巖進行動態沖擊實驗,研究高應變率下紅砂巖動態力學特性的溫度效應,運用損傷理論和能量理論,分析不同負溫對紅砂巖強度、損傷變量及能量耗散的影響,結合斷口形貌分析,探究紅砂巖在較低負溫下動態力學強度出現劣化的原因.研究表明:較低的負溫(-30℃后)會使紅砂巖出現"凍傷",導致高應變率下巖石動態力學強度的急劇降低,宏觀上則容易出現動力擾動下的瞬時工程災變.根據斷口形貌分析,較低的負溫會導致紅砂巖內部組成物質間界面處生成大量裂紋,這些裂紋尖端塑性變形能力差,在高應變率加載下極易失穩擴展發生低應力脆性破壞,而膠結物由于組成礦物成分復雜更易受負溫影響,因此在動荷載和負溫雙重作用下往往是膠結物處先產生破壞,進而引起紅砂巖整體的破裂.

     

  • 圖  1  部分制備好的巖石試件

    Figure  1.  Part of rock specimens prepared

    圖  2  霍普金森試驗系統(SHPB)

    Figure  2.  SHPB experimental system

    圖  3  沖擊荷載下凍結紅砂巖應力-應變曲線. (a)飽水紅砂巖;(b)干燥紅砂巖

    Figure  3.  Stress-strain curve of frozen red sandstone under impact load: (a) saturated red sandstone; (b) dry red sandstone

    圖  4  不同凍結溫度下飽水紅砂巖沖擊破壞形態圖.(a) 25 ℃; (b) -5 ℃; (c) -10 ℃; (d) -20 ℃; (e) -30 ℃; (f) -40 ℃

    Figure  4.  Impact failure pattern of red sandstone at different freezing temperatures: (a) 25 ℃; (b) -5 ℃; (c) -10 ℃; (d) -20 ℃; (e) -30 ℃; (f) -40 ℃

    圖  5  不同凍結溫度下飽水紅砂巖動態抗壓強度變化曲線

    Figure  5.  Curve of dynamic compressive strength of saturated red sandstone at different freezing temperatures

    圖  6  不同凍結溫度下飽水紅砂巖破壞應變變化曲線

    Figure  6.  Failure strain change curve of saturated red sandstone at different freezing temperatures

    圖  7  不同凍結溫度下透射能和耗散能變化曲線

    Figure  7.  Transmission and dissipation energy curves at different freezing temperatures

    圖  8  不同凍結溫度下比能量吸收值變化曲線

    Figure  8.  Curve of specific energy absorption at different freezing temperatures

    圖  9  動態沖擊下損傷變量隨溫度變化

    Figure  9.  Damage variable vs temperature under dynamic impact

    圖  10  不同凍結溫度下干燥紅砂巖動態抗壓強度變化曲線

    Figure  10.  Curve of dynamic compressive strength of dry red sandstone at different freezing temperatures

    圖  11  紅砂巖在不同凍結溫度下的斷口形貌. (a)25 ℃; (b)-5 ℃; (c)-10 ℃; (d) -20 ℃; (e)-30 ℃(f)-40 ℃

    Figure  11.  Fracture morphology of red sandstone in different freezing temperatures: (a)25 ℃; (b)-5 ℃; (c)-10 ℃; (d) -20 ℃; (e)-30 ℃; (f)-40 ℃

    圖  12  局部微觀斷口形貌. (a)-40 ℃; (b)-30 ℃

    Figure  12.  Local microscopic fracture morphology: (a)-40 ℃; (b)-30 ℃

    表  1  紅砂巖基本物理參數

    Table  1.   Basic physical parameters of red sandstone

    縱波速度/(m·s-1) 干密度/(kg·m-3) 飽和密度/(kg·m-3) 飽水率/%
    干燥 飽水
    2780 3651 2292 2371 3.46
    下載: 導出CSV
    久色视频
  • [1] Liu Q S, Huang S B, Kang Y S, et al. Advance and review on freezing-thawing damage of fractured rock. Chin J Rock Mech Eng, 2015, 34(3): 452 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201503004.htm

    劉泉聲, 黃詩冰, 康永水, 等. 裂隙巖體凍融損傷研究進展與思考. 巖石力學與工程學報, 2015, 34(3): 452 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201503004.htm
    [2] Chen W Z, Tan X J, Yu H D, et al. Advance and review on thermo-hydro-mechanical characteristics of rock mass under condition of low temperature and freeze-thaw cycles. Chin J Rock Mech Eng, 2011, 30(7): 1318 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201107005.htm

    陳衛忠, 譚賢君, 于洪丹, 等. 低溫及凍融環境下巖體熱、水、力特性研究進展與思考. 巖石力學與工程學報, 2011, 30(7): 1318 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201107005.htm
    [3] Aoki K, Hibiya K, Yoshida T. Storage of refrigerated liquefied gases in rock caverns: characteristics of rock under very low temperatures. Tunnelling Underground Space Techno, 1990, 5(4): 319 doi: 10.1016/0886-7798(90)90126-5
    [4] Yamabe T, Neaupane K M. Determination of some thermo-mechanical properties of Sirahama sandstone under subzero temperature condition. Int J Rock Mech Min Sci, 2001, 38(7): 1029 doi: 10.1016/S1365-1609(01)00067-3
    [5] Dwivedi R D, Soni A K, Goel R K, et al. Fracture toughness of rocks under sub-zero temperature conditions. Int J Rock Mech Min Sci, 2000, 37(8): 1267 doi: 10.1016/S1365-1609(00)00051-4
    [6] Tang M M, Wang Z Y, Sun Y L, et al. Experimental study of mechanical properties of granite under low temperature. Chin J Rock Mech Eng, 2010, 29(4): 787 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201004018.htm

    唐明明, 王芝銀, 孫毅力, 等. 低溫條件下花崗巖力學特性試驗研究. 巖石力學與工程學報, 2010, 29(4): 787 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201004018.htm
    [7] Xi J M, Yang G S, Pang L, et al. Experimental study on basic mechanical behaviors of sandy mudstone under low freezing temperature. J China Coal Soc, 2014, 39(7): 1262 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201407011.htm

    奚家米, 楊更社, 龐磊, 等. 低溫凍結作用下砂質泥巖基本力學特性試驗研究. 煤炭學報, 2014, 39(7): 1262 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MTXB201407011.htm
    [8] Xu G M, Liu Q S, Peng W W, et al. Experimental study on basic mechanical behaviors of rocks under low temperatures. Chin J Rock Mech Eng, 2006, 25(12): 2502 doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2006.12.016

    徐光苗, 劉泉聲, 彭萬巍, 等. 低溫作用下巖石基本力學性質試驗研究. 巖石力學與工程學報, 2006, 25(12): 2502 doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2006.12.016
    [9] Yang G S, Lü X T. Experimental study on the sandy mudstone mechanical properties of shaft sidewalls under the frozen conditions. J Min Saf Eng, 2012, 29(4): 492 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSYL201204006.htm

    楊更社, 呂曉濤. 富水基巖井筒凍結壁砂質泥巖力學特性試驗研究. 采礦與安全工程學報, 2012, 29(4): 492 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSYL201204006.htm
    [10] Yang G S, Xi J M, Li H J, et al. Experimental study on the mechanical properties of soft rock of coal mine shaft sidewalls under the frozen conditions. Chin J Undergr Space Eng, 2012, 8(4): 690 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE201204004.htm

    楊更社, 奚家米, 李慧軍, 等. 煤礦立井井筒凍結壁軟巖力學特性試驗研究. 地下空間與工程學報, 2012, 8(4): 690 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE201204004.htm
    [11] Shan R L, Yang H, Zhang J X, et al. Mechanical properties of saturated red sandstone of Meilinmiao mine under loading and unloading at negative temperatures. J Min Saf Eng, 2016, 33(5): 924 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSYL201605025.htm

    單仁亮, 楊昊, 張晉勛, 等. 梅林廟礦負溫飽水紅砂巖加卸載力學特性研究. 采礦與安全工程學報, 2016, 33(5): 924 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSYL201605025.htm
    [12] Shan R L, Yang H, Guo Z M, et al. Experimental study of strength characters of saturated red sandstone on negative temperature under triaxial compression. Chin J Rock Mech Eng, 2014, 33(Suppl 2): 3657 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2014S2034.htm

    單仁亮, 楊昊, 郭志明, 等. 負溫飽水紅砂巖三軸壓縮強度特性試驗研究. 巖石力學與工程學報, 2014, 33(增刊2): 3657 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2014S2034.htm
    [13] Shan R L, Zhang L, Yang H, et al. Experimental study of freeze-thaw properties of saturated red sandstone. J China Univ Min Technol, 2016, 45(5): 923 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGKD201605010.htm

    單仁亮, 張蕾, 楊昊, 等. 飽水紅砂巖凍融特性試驗研究. 中國礦業大學學報, 2016, 45(5): 923 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGKD201605010.htm
    [14] Li H J. Experimental Study on Rock Mechanical Properties Under Freezing Vonditions[Dissertation]. Xi'an: Xi'an University of Science and Technology, 2009

    李慧軍. 凍結條件下巖石力學特性的實驗研究[學位論文]. 西安: 西安科技大學, 2009
    [15] Cheng L. Experimental Study on Rock Mechanical Properties Under Freezing Conditions and Application in Project [Dissertation]. Xi'an: Xi'an University of Science and Technology, 2009

    程磊. 凍結條件下巖石力學特性實驗研究及工程應用[學位論文]. 西安: 西安科技大學, 2009
    [16] Xi J M, Yang G S, Dong X H. Effect of freezing temperature on mechanical properties of sandy mudstone. J Chang'an Univ Nat Sci Ed, 2014, 34(4): 92 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL201404015.htm

    奚家米, 楊更社, 董西好. 凍結溫度對砂質泥巖力學特性的影響. 長安大學學報: 自然科學版, 2014, 34(4): 92 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL201404015.htm
    [17] Li Y P, Wang Z Y. Uniaxial compressive mechanical properties of rock at low temperature. J Univ Sci Technol Beijing, 2011, 33(6): 671 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJKD201106006.htm

    李云鵬, 王芝銀. 巖石低溫單軸壓縮力學特性. 北京科技大學學報, 2011, 33(6): 671 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJKD201106006.htm
    [18] Xu J Y, Fan J S, Lü X C. Dynamic Mechanical Properties of Rock with the Confining Pressure. Xi'an: Northwestern Polytechnical University Press, 2012

    許金余, 范建設, 呂曉聰. 圍壓條件下巖石的動態力學特性. 西安: 西北工業大學出版社, 2012
    [19] Wen M, Xu J Y, Wang H Y, et al. Fractography analysis of sandstone failure under low temperature-dynamic loading coupling effects. Chin J Rock Mech Eng, 2017, 36(Suppl 2): 3822 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2017S2014.htm

    聞名, 許金余, 王浩宇, 等. 低溫-動荷載耦合作用下砂巖破壞斷口的形貌分析. 巖石力學與工程學報, 2017, 36(增刊2): 3822 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2017S2014.htm
  • 加載中
圖(12) / 表(1)
計量
  • 文章訪問數:  730
  • HTML全文瀏覽量:  371
  • PDF下載量:  15
  • 被引次數: 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2019-01-14
  • 刊出日期:  2019-10-01

目錄

    /

    返回文章
    返回