国家自然科学基金(50974069)
- 作品数：32 被引量：145H指数：10
- 相关作者：王学滨潘一山杜亚志王玮伍小林更多>>
- 相关机构：辽宁工程技术大学石河子大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划辽宁省教育厅高等学校科学研究项目更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程水利工程天文地球更多>>
- 基于DIC粗-细搜索方法的单向压缩砂样的侧向变形观测研究被引量：7
- 2013年
- 基于粒子群优化算法及Newton-Raphson迭代方法的数字图像相关粗-细搜索方法,该文观测了单向压缩砂样变形破坏过程中的变形场及侧向位移的分布及演变规律。该方法对于应变达到10%~15%时适用,对于位移的大小没有限制。研究发现,当载荷不大时,砂样的变形就变得不对称、不均匀,砂样一侧呈弧形,而另一侧呈S形。当狭窄的应变局部化带出现之后,在砂样两侧位于相同高度上,有的测点的水平方向位移发生了加速。位移矢量增量的演变经历了4个阶段：第1阶段为均匀的压缩变形阶段;在第2阶段,应变不均匀分布区内部的位移增量呈现连续的变化,属于非均匀的变形阶段;在第3阶段,应变局部化带两侧的点向相反的方向运动,而带内的位移增量基本向下;在第4阶段,应变局部化带一侧的点快速沿带发生错动,而另一侧的位移增量则不明显。随后,宏观剪切裂纹面马上形成。
- 王学滨杜亚志潘一山张春野
- 关键词：侧向位移非均匀性数字图像相关方法
- 弹性模量依赖围压的圆形洞室围岩破坏行为数值模拟
- 2013年
- 在考虑拉伸截断及非线性屈服准则的自定义本构模型中,又考虑了弹性模量(弹模)受围压的影响,模拟了两种网格、不同本构模型及加载方式条件下的洞室围岩的破坏行为。在第1种网格中,洞室围岩被剖分为辐射网格,采用"先挖洞,后加载"的方式及理想弹-塑性本构模型进行计算;在第2种网格中,洞室围岩被剖分为矩形网格,采用"先加载,后挖洞"的方式及弹-脆-塑性本构模型进行计算。计算结果表明,对于第1种网格,随着弹模的围压影响系数的增加,洞室围岩的应变、位移及塑性区半径均有所减小,被监测单元的环向应力的峰值有所降低,不同本构模型的计算结果的差别逐渐显现。对于第2种网格,当弹模的围压影响系数较低时,围岩中形成了4个对称的V形坑,随着弹模的围压影响系数的增加,V形坑的个数及尺寸明显减少,这可由洞室围岩的应力、位移及剪切应变增量均有所减小得到解释。
- 王玮王学滨潘一山陶帅
- 关键词：圆形洞室弹性模量围压
- 颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及界面参数对它的影响
- 2012年
- 采用连续介质快速拉格朗日分析程序(FLAC),模拟了颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及破坏过程。颗粒及它们之间的界面被离散为尺寸相同的单元。颗粒被视为各向同性的弹性材料,而界面被视为弹性-应变软化-理想塑性材料。界面完全破坏之后,其内聚力为零而内摩擦角不为零,因而适于模拟颗粒之间的摩擦行为。在双轴压缩条件下的计算结果表明,压应力通过颗粒之间的接触,以应力线的方式在试样的垂直方向上传递,最终形成了清晰、有序的图案,而剪切应变增量的高值区主要位于一些界面上。从剪切应变增量的高值区中能发现试样中的最薄弱环节。此外,还研究了试样两侧的压应力、界面的初始内聚力及内摩擦角对试样的应力—时步曲线的影响。
- 王学滨伍小林潘一山
- 关键词：围压
- 基于加荷和卸荷模型的分区破裂化初步模拟及空间局部化机理被引量：12
- 2012年
- 为了采用数值模拟方法模拟出深部巷道围岩的分区破裂或碎裂化现象,采用了两种三维力学模型,即加荷模型和卸荷模型,在计算中考虑了岩石材料的应变软化非均质性质.在加荷模型中,巷道被一次性开挖之后再进行位移控制加载.在卸荷模型中,当模型已处于静力平衡状态之后,巷道被分步开挖.计算结果表明:在上述两种条件下,在垂直于巷道轴线的平面内,都出现了剪切应变增量的高、低值区相间隔的现象.此外,卸荷模型的结果要比加荷模型的结果更符合实际.分区破裂化现象被认为是由若干呈锥面分布的空间剪切带形成的.
- 王学滨潘一山张智慧
- 关键词：分区破裂化剪切带巷道非均质性
- 含不同半径孔洞的颗粒体模型的力学行为数值模拟被引量：5
- 2011年
- 本文通过编程建立了非连续介质(颗粒体材料)模型,采用FLAC软件模拟了静水压力条件下不同半径的巷道围岩中的剪切应变增量、最小主应力及最大主应力的分布规律。研究表明,随着孔洞半径的增大,呈圆环形的剪切应变增量与最小主应力的高值区的圈数、呈辐射状的最大主应力的高值区的延伸范围及剪切应变增量的最大值都呈先慢后快的增长趋势。模型中最大的拉应力接近于在模型四周所施加的压应力,而最大的压应力约为所施加的压应力的5～10倍。模型内部的剪切应变增量、最小主应力及最大主应力的分布是高度不均匀的。具有较高的差应力的位置与具有较高的剪切应变增量的位置具有很好的一致性。
- 伍小林王学滨潘一山
- 关键词：圆形巷道差应力
- 强度参数对初始随机缺陷岩样全部变形的影响被引量：3
- 2009年
- 在单轴平面应变压缩条件下,采用FLAC模拟了初始内聚力及内摩擦角对具有随机材料缺陷岩样轴向、侧向、体积变形及由侧向应变及轴向应变计算得到的泊松比的演变的影响。采用编写的FISH函数于试样内部规定随机缺陷并计算其全部变形特征。密实的岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化—理想塑性行为。随着强度参数(初始内聚力及内摩擦角)的增加,应力峰值及对应的侧向应变的值提高,体积应变的峰值增加,应力峰值所对应的计算得到的泊松比稍有增加。由于被剪切带所分割的毗邻块体之间的相对滑动,纵然扩容角为零,试样在峰后的变形阶段,仍然可以观察到体积膨胀现象,这与作者的理论分析结果一致。当强度参数降低时,侧向应变—轴向应变曲线、体积应变—轴向应变曲线及计算得到的泊松比—轴向应变曲线的峰前非线性部分变得短暂。剪切带倾角的数值解的上限低于Coulomb理论,下限在Roscoe理论附近波动,Arthur理论的预测结果与本文剪切带倾角的数值解更接近。
- 王学滨
- 关键词：内聚力内摩擦角侧向应变体积应变
- 基于摩尔-库仑模型的非线性本构模型的开发及其在应变局部化中的应用被引量：16
- 2011年
- 以FLAC中的Mohr-Coulomb(M-C)本构模型为基础,在C++环境下实现了考虑拉伸截断的非线性本构模型的二次开发。针对应力及位移的分布规律,将理想弹塑性的Hoek-Brown(H-B)本构模型、M-C本构模型及自定义本构模型的数值解及H-B本构模型的理论解进行了比较,验证了自定义本构模型的正确性。采用弹-脆-塑性的自定义本构模型,以先加载,后挖洞的方式模拟了圆形巷道围岩的应变局部化过程,在计算模型的边界条件对称及均质本构参数的条件下,模拟出了4个对称的V型坑,模拟结果与静水压力条件下岩爆的现场观测及试验结果吻合,而采用接近脆性的H-B应变软化模型所得结果的对称性较差。
- 陶帅王学滨潘一山王玮
- 关键词：非线性本构模型圆形巷道应变局部化
- 考虑扩容的围岩局部破坏过程中声发射及能量释放的数值模拟被引量：1
- 2012年
- 本文模拟了巷道开挖之后,围岩发生局部破坏过程中的声发射及能量释放的演变规律,其中考虑了围岩的峰后扩容特性。介绍了FLAC中扩容角的引入方法,对于剪切而言,仅第3塑性主应变的增量才与扩容角有关。阐述了统计声发射及能量释放的方法,前者仅统计事件的数目,而后者可以考虑事件的大小。研究发现,扩容角的增加会使巷道围岩中的剪破坏单元数及所释放的能量提高;会使V形坑变大、变钝、变深,这是由于第3主应力与剪切带之间的夹角增加的结果。解释了设置固定的抗拉强度,单元却发生拉伸软化及释放拉伸应变能的原因。从与能量释放有关的量的演变规律中一般能发现V形坑式破坏的前兆,而从声发射数上则不然,这反映了统计事件大小的优势。如果将扩容角置零,会低估围岩的破坏范围及释放的能量,但是对于巷道围岩的再次平衡却是有利的。
- 王学滨张春野潘一山孙秀东
- 关键词：巷道声发射剪切带剪切破坏
- 基于颗粒-界面-基体模型圆形巷道围岩中应力与应变演变分析被引量：2
- 2012年
- 视岩石将由3种成分构成:颗粒、界面和基体,采用FLAC模拟圆形巷道开挖之后围岩中的剪切应变增量、最小及最大主应力的分布及演变规律。在静水压力条件下,剪切应变增量的高值区主要分布在软弱的基体之中,形成了相互交织的剪切带网格,而最小主应力的高值区(环向高受压区)主要分布在相互接触的颗粒之中,形成了若干圆环。当侧压系数不等于1时,剪切带网格的轮廓呈三角形。颗粒尺寸的增加使剪切带的数目降低,长度增加,最小主应力的高值区的数目降低,间距增加;颗粒尺寸大时的结果与分区破裂化现象相近。由此提出一种可能的裂化机制:节理岩体中的若干岩块由于自组织作用而被挤成1圈,如果应力水平足够高,就可以形成多条环向的被未破坏区隔开的破坏区。
- 王学滨伍小林潘一山张春野
- 关键词：巷道应力侧压系数分区破裂化
- 利用多种相似材料模拟分区破裂现象的试验研究被引量：8
- 2011年
- 为了解分区破裂现象发生时内部裂纹的分布和沿巷道轴向的变化规律,以及这一现象容易在什么样的(岩石)材料中发生,利用4种不同的材料制作了模型,观测了钢桶模型内部裂纹的分布规律及沿轴向的变化规律。研究发现三个试验中出现了螺旋线,一个出现了"梯田"形的变形破坏特征。
- 张智慧王学滨潘一山
- 关键词：分区破裂化相似材料螺旋线
