张慧梅
- 作品数：90 被引量：621H指数：17
- 供职机构：西安科技大学理学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程天文地球交通运输工程更多>>
- 温度与荷载作用下岩石损伤模型被引量：23
- 2014年
- 基于岩石内部缺陷分布的随机性,运用损伤力学理论,建立温度–荷载耦合作用下岩石的损伤模型,确定模型参数,分析岩石细观损伤所诱发的宏观力学性能演化途径,预测变形破坏规律,并通过试验验证模型的合理性。结果表明:温度–荷载总损伤演化途径反映了岩石内部微裂纹闭合、萌生、扩展贯通,出现宏观裂纹及产生破坏的全过程;在高温的作用下,盐岩的损伤程度加剧,宏观上表现为岩石力学性质的劣化;随着围压的升高,盐岩的损伤劣化程度减小,相同损伤程度时应变增加,宏观上表现为岩石抵抗破坏能力的增强和塑性变形的增加。
- 张慧梅雷利娜杨更社
- 关键词：岩石力学力学特性
- 基于CT-CA的天然裂隙岩石受拉破坏特性研究被引量：1
- 2022年
- 岩石内部存在的裂隙、孔洞等天然损伤对岩石的力学性能和破坏过程有重要影响,依据细胞自动机理论结合CT无损识别技术实现了含天然裂隙岩石在劈裂条件下裂纹扩展和贯通全过程及其力学性能变化规律的研究。从裂隙砂岩的真实细观结构出发,构建了天然裂隙岩石的数值计算模型,运用CASRock数值计算软件完成了含不同裂隙倾角的砂岩劈裂破坏的数值试验,分析了裂隙倾角对砂岩的力学特性、裂纹扩展过程及能量演化的影响规律。研究表明:(1)天然裂隙砂岩的抗拉强度与裂隙倾角密切相关,随着裂隙倾角的增加,其抗拉强度呈现先减小后增加的趋势;(2)裂隙起裂于天然裂隙尖端,当裂隙倾角0°≤θ<48°时,岩样的破坏是由错开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近垂直方向扩展;当裂隙倾角48°≤θ<94°时,岩样的破坏是由张开型裂纹引起,裂纹沿着与天然裂隙近平行方向扩展;(3)劈裂过程中裂纹尖端应力场存在拉应力区和压应力区,拉应力造成翼裂纹由天然裂隙尖端沿加载端方向萌生扩展,而压应力则引发次生裂纹沿天然裂隙方向扩展;(4)含天然裂隙砂岩劈裂破坏过程能量演化可划分为4个阶段,随裂隙倾角的增大,峰值点处的总能量密度、弹性能密度先缓慢减少再迅速增加,但对岩样耗散能影响不大。
- 黄慧琦杨更社叶万军刘慧申艳军张慧梅张媛
- 关键词：CT图像抗拉强度
- 急斜煤层初次破断后基本顶稳定性分析被引量：16
- 2009年
- 针对急斜煤层水平分段综放开采的特点，将沿倾向初次破断后的基本顶视为三边固支一边自由，受纵横载荷共同作用的斜置矩形板力学模型．应用Kirchhoff薄板理论，考虑中面内力对弯曲的影响，运用能量法得到了顶板挠度的解析表达式．探讨了基本顶的挠曲变形特征，分析了煤层倾角、水平分段高度和基本项厚度对挠曲变形的影响．研究发现：在急斜煤层岩层控制中，煤层倾角存在介于55～65°之间的临界区域，据此可推断在上覆岩层中是否存在“上三带”（危险性离层带）；通过选取合理的水平分段高度，尽可能满足生产的需求，又可有效地控制顶板的变形；顶板厚度大于4m可作为急斜煤层关键层的几何特征．结合新疆六道湾煤矿的具体开采情况，验证了模型和结论的合理性．
- 张嘉凡石平五张慧梅
- 关键词：急斜煤层基本顶稳定性
- 纵横荷载共同作用下斜置矩形板的解析解被引量：1
- 2009年
- 针对3边固支1边自由,受纵横荷载共同作用的斜置矩形板力学模型,充分考虑中面内力对弯曲的影响,确定了相应的荷载势能,将弹性力学边值问题转化为能量原理的形式,得到板的挠度、应力和内力的解析表达式;应用解析式研究了薄板挠曲变形和内力变化规律。研究表明:板的挠曲变形及内力与荷载、板体材料、结构几何特征及倾角有关,并呈现明显的非线性特征。
- 张嘉凡张慧梅王贵荣
- 关键词：解析解
- 冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究被引量：3
- 2020年
- 为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比较丰富,如低应变率时的劈裂破坏和较高应变率下的压碎破坏;弹性模量与峰值应力的率相关性显著,而峰值应变的率相关性较弱;在动态加载方式下,由于加载速度过快,试件内部孔隙、裂隙、颗粒间距等缺陷闭合压实时间过短,宏观上表现为应力-应变曲线压密段缺失。
- 张嘉凡高壮程树范张慧梅
- 关键词：动态力学性能应变率SHPB破坏形态冲击荷载
- 基于修正系数的岩石本构关系研究被引量：3
- 2019年
- 为对具有原始微元破坏的工程岩石建立更切合实际的本构关系,通过引入修正系数得到原始损伤部分与岩石整体部分的关系,并基于Weibull随机分布和损伤力学理论,在微元破坏符合摩尔-库仑准则的条件下,采用理论推导与试验验证相结合的方法,建立了基于修正系数的岩石损伤本构关系,并以红砂岩常规力学特性试验验证其合理性。结果表明:通过该本构关系获得的理论曲线与试验曲线较为吻合,能够较好的反映岩石变形破坏阶段的特征;受荷过程中,岩石以原始损伤为基准进一步损伤,最终完全破坏;模型参数m和F0的变化均对岩石损伤关系有一定影响,随着F0变化,弹性阶段、峰值应力和相应应变以及最终达到完全破坏时的应变都呈现一致性变化,影响岩石脆延性;随着m变化,弹性阶段及峰值点有所变化但不明显,峰值应力、峰后损伤程度影响较大;随着修正系数γ变化,峰前峰后同一应变对应的应力均发生变化,但γ的取值对理论曲线的发展趋势及峰值点的大小和位置没有影响。
- 袁超张慧梅孟祥振杨更社吴禄源
- 关键词：岩石力学本构模型修正系数
- 基于剪切和张拉试验的水泥砂浆–黏土岩二元体界面影响区模型
- 2023年
- 黏土岩隧道常采用喷射水泥砂浆的方法进行初次支护,若支护与岩体黏结强度不足将产生巨大的安全隐患。以水泥砂浆–黏土岩二元体为研究对象,开展界面的剪切和张拉试验,首先分析黏土岩初始含水率对二元体黏结强度的影响,然后根据二元体的宏观破坏模式和细观的孔隙特征,提出一种确定界面影响区厚度的方法,最后建立界面影响区模型,进行偏压状态下界面脱黏的数值模拟。研究表明:(1)张拉和剪切破坏时,砂浆–黏土岩二元体的破坏面均位于浇注界面附近的黏土岩中,该区域的力学性能较差,为二元体的界面影响区。(2)二元体界面抗剪刚度Ks和残余摩擦因数k与法向应力无关,随含水率增加而减低。(3)二元体浇注过程中浆液向黏土岩渗入和水泥凝结过程中水分向砂浆侧的迁移会引起黏土矿物的胀缩,在影响区内产生大量的初始微裂隙,根据这一特殊的孔隙特征,基于计算机层析扫描(CT)和数字图像处理技术,可以对影响区厚度进行无损伤识别。(4)本文提出的界面黏结模型,考虑了界面在法向和切向的黏结效应及切向的摩擦效应,可以准确地模拟二元体张拉及剪切破坏时的应力–位移关系。(5)当界面处于偏压状态时,砂浆–黏土岩界面的脱黏荷载随荷载与界面法线夹角的增大而较小,因此偏压隧道的支护结构更易脱黏,施工时宜采取加强措施。
- 程树范曾亚武高睿张慧梅陈世官
- 关键词：岩石力学含水率
- 考虑节理初始损伤的岩体本构模型被引量：2
- 2021年
- 为反映岩体结构特性及荷载效应对岩体损伤及变形破坏特征的影响,选用D-P准则,考虑节理初始损伤的影响,建立节理岩体多因子耦合损伤模型,并推导模型参数的理论表达式。研究表明:岩体的损伤演化途径对应着岩体结构变化所诱发的力学性状与行为的演变。由于节理宏观缺陷的存在,使岩体性质表现出明显的差异性,当倾角为0°和90°时,岩体的初始损伤值和临界损伤值较小,对应的峰值强度值较大;当倾角为60°时,岩体的初始损伤值和临界损伤值最大,对应的峰值强度值最小。由所建模型的应力-应变曲线与试验得到的曲线具有较好的一致性,说明模型能够较好地描述不同节理状况下岩体的变形破坏过程。
- 张慧梅陈敏覃祥瑞
- 关键词：岩体本构模型
- 冻融条件下岩石动态损伤本构模型
- 2023年
- 为研究冻融岩石在动荷载作用下的损伤破坏特征,基于岩石动态变形破坏全过程,将岩石弹塑性和应变软化特征概化为损伤特性,应变率效应描述为黏滞性,建立冻融条件下岩石的动态损伤本构模型;根据应力-应变曲线峰值点处的几何条件,确定模型参数的理论表达式;理论表征冻融与动荷载损伤的耦合效应,探讨不同冻融次数及应变率下岩石的损伤破坏特性。研究表明:随冻融次数的增加,岩石抗冻系数呈减小趋势;冻融前期,抗冻系数随应变率的增大而降低,但随冻融次数的增加,不同应变率下抗冻系数曲线相继相交,相交后抗冻系数随应变率的增大而增加。岩石动态抗压强度与动弹性模量受冻融和应变率作用的共同影响,但导致的效应相反,且动弹性模量对应变率的敏感性较小。冻融-动荷载的共同作用加剧了岩石的受损程度,其耦合效应又使岩石的受损程度有所减弱。损伤曲线近似“S”型演化,较好地反映了冻融岩石动态变形破坏全过程;应变率相同时,总损伤值随冻融次数的增加而增大,但在变形后期,损伤曲线相交后呈相反规律,表现出明显的塑性特征;冻融次数一定时,总损伤值随应变率的增加而依次减小,表现出应变率强化效应。所构建的损伤本构模型理论曲线与试验曲线吻合良好,表明模型较为合理,能够准确描述冻融条件下岩石的动态变形破坏过程。
- 张慧梅赵洁陈世官申艳军路亚妮刘慧
- 关键词：冻融循环本构模型
- 基于聚类算法的岩石CT图像分割及量化方法被引量：17
- 2016年
- 为研究岩石CT图像分割及量化方法,以识别岩石CT图像中的岩石区、损伤区及背景区为目的,提出了一种聚类算法与数字图像处理技术相结合的方法,该方法根据"物以类聚"的统计原理,按距离相近或相似程度对岩石CT图像中的像素进行标定,从而实现图像分割及量化。结果表明:该方法能够准确地对岩石CT图像中的不同区域进行分割并且实现了对损伤的量化表达;同时,对于结果不确定度影响的初始参数有完全的排异性,从而保证了结果的稳定性;将该算法与阈值分割法进行比较,该算法可避免人为选择阈值导致的误差,从而保证结果的可靠性。
- 张嘉凡张雪娇杨更社刘慧张慧梅
- 关键词：聚类分析阈值分割
