鲁俊
- 作品数：10 被引量：153H指数：8
- 供职机构：重庆大学资源及环境科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 应力Lode角对砂岩变形特性影响被引量：8
- 2017年
- 基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行真三轴应力(σ1>σ2>σ3)条件下,保持球应力、偏应力不变而改变应力Lode角试验,研究了球应力、偏应力不变条件下,应力Lode角旋转对岩石变形特性的影响。结果表明:3个主应变、体应变及偏应变均随应力Lode角的变化而改变;偏应力相等时,ε1,ε2,ε3,εv及εs随着偏应力比M(q/p)的增大而呈现递减趋势;球应力相等时,3个主应变、体应变及偏应变随着偏应力比M的增大呈现先减小后增大的趋势,且在M较大时失稳破坏。岩石破坏时形成多个近似垂直于σ3方向而平行于σ1,σ2方向的破坏面,且强度值较常规加载明显偏小;偏应力比M对偏应变模量Gs有较大影响。球应力主要影响岩石的体积变化,且有一定的区间性;偏应力主要影响岩石的畸变,对岩石破坏起重要作用。试验砂岩的塑性变形受Lode角影响较大,塑形流动方向为θs=(θσ + π/2)。
- 尹光志鲁俊鲁俊李星李星李铭辉
- 关键词：岩石力学偏应力
- 真三轴应力条件下加卸荷速率对砂岩力学特性与能量特征的影响被引量：32
- 2019年
- 为了更准确地认识真三轴应力条件下加卸荷速率对岩石力学特性与能量特征的影响规律,利用自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统"开展了砂岩真三轴加卸荷力学特性试验,实现了最小主应力方向上的单面卸荷,模拟实际围岩应力演化过程。试验结果表明:随着卸荷速率的增大,砂岩破坏时的最大主应力、最大主应变、最小主应变和体积应变均减小、中间主应变增大,扩容起始点提前,岩样破坏模式逐渐由剪切破坏转为张拉破裂,且张性裂纹多集中于卸荷面附近。加载速率的增大,砂岩破坏时的最大主应力、最大主应变、最小主应变和体积应变增大,扩容起始点滞后,岩样破坏模式逐渐由张剪破坏转向剪切破坏,产生非贯通性裂纹。引入应变偏应力柔量分析不同加卸荷速率下砂岩变形规律,最小主应变和体积应变的偏应力敏感性与卸荷速率呈正相关,最大主应变的偏应力敏感性与加载速率呈正相关。此外,岩石在峰值应力前能量演化有明显的阶段性,峰前吸收的能量大多以可释放弹性应变能的形式存储,耗散能在峰后超过弹性应变能。耗散能比例Ud/U随着最大主应变的增加呈现出先增后降再增的趋势,峰值应力时Ud/U随着卸荷速率的增大而减小,随着加载速率的增大而增大。达到峰值应力时,岩石吸收的总能量U、弹性应变能Ue、耗散能Ud和相应的应变能增量与时间间隔的比值u均随着卸荷速率的增大而减小,随着加荷速率的增大而增大。
- 尹光志马波马波刘超刘超李铭辉
- 关键词：力学特性
- 深部开采动静载荷作用下复合动力灾害致灾机理研究被引量：37
- 2017年
- 为研究深部开采动静载荷条件下冲击地压、突出两种灾害相互作用形成的复合动力灾害的发生条件与显现特征,利用重庆大学自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",以层状复合煤岩体为研究对象,进行了改变静应力组合、交变载荷频率和幅值、应变率及气体压力等试验条件的系列真三轴试验。试验结果表明:中间主应力、气体压力、交变频率和幅值、应变率等对复合动力灾害的显现特征均有较大的影响;真三轴试验条件下,层状复合煤岩体在临空面一侧多以劈裂成板、板曲折断的层裂形式破坏;基于荷载类型,可将复合动力灾害分为高静载型、扰动型、冲击型复合动力灾害3种类型,且在各类复合型动力灾害中,高压气体对复合动力灾害的孕育和发生具有积极的作用。
- 尹光志李星李星鲁俊
- 关键词：深部开采
- 真三轴应力条件下钻孔围岩塑性区及增透半径研究被引量：16
- 2019年
- 深部岩体处于三维应力场中受开挖扰动影响钻孔、巷道围岩处于明显的真三轴应力状态。钻孔抽采技术是煤矿广泛用于瓦斯治理的重要措施,钻孔周围塑性区是瓦斯流动的优质通道,研究钻孔围岩塑性区特性对于抽采钻孔的优化布置至关重要。为研究钻孔围岩的塑性区特性,基于广义平面应变理论分析围岩应力分布,比较几种常用强度准则(MC、Mises、D-P、MLC、SMP)的适用性和精确性,对比试验结果表明,MLC准则能较好地表征岩石的真三轴强度特性。基于MLC准则推导了围岩塑性区半径公式,分析偏应力、中间主应力、岩石内摩擦角、岩石黏聚力和钻孔半径对增透半径的影响,结果表明,增透半径随着偏应力的增大而增大,随中间主应力的增加先减小后增大,随岩石内摩擦角、岩石黏聚力的增加而逐渐减小,随钻孔半径的增加而线性增大。研究结果可为实际工程中巷道支护、煤层瓦斯抽采等技术的参数设计等提供重要参考。
- 尹光志鲁俊鲁俊张东明李铭辉刘超
- 关键词：钻孔塑性区
- 真三轴加卸载应力路径对原煤力学特性及渗透率影响被引量：17
- 2018年
- 深部煤炭资源开采过程中,由于地应力和工程扰动的影响,煤岩体常处于三向不等压的真三轴应力状态(σ1>σ2>σ3),而采用常规三轴(σ1>σ2=σ3)的加载应力路径难以反映煤岩体的实际受力状态。为此,利用自行研制的"多功能真三轴流固耦合试验系统",研究了真三轴加卸载应力路径下原煤力学特性及渗透率演化规律。结果表明:真三轴加卸载应力路径对原煤的变形、强度特性及渗透率演化规律有重要影响。与CCT加载应力路径相比,LUT,LUUT应力路径下原煤峰值强度降低;真三轴加卸载应力路径下原煤八面体剪应力与有效平均正应力之间存在线性关系。真三轴加卸载应力路径下的原煤破坏方式均为拉-剪复合破坏。此外,真三轴加卸载应力路径对原煤渗透率演化规律有显著影响。
- 尹光志刘玉冰李铭辉邓博知刘超刘超
- 关键词：应力路径力学特性渗透率
- 真三轴应力条件下层状复合岩石破坏准则被引量：28
- 2017年
- 为探究层状复合岩石的强度特性,利用均质化理论方法,将层状复合岩石虚拟为一种等效的均质岩石,建立了真三轴应力条件下基于MLC准则的层状复合岩石破坏准则,该准则由层状复合岩石各组分的强度参数以及几何参数来确定;同时,利用自行研制的多功能真三轴流固耦合试验系统,进行细砂岩、粉砂岩、板岩和层状复合岩石在三向不等应力条件(体应力不变,改变应力罗德角、等中主应力系数等σ3)下的真三轴试验,研究层状复合岩石的强度特性以及中间主应力和中主应力系数对复合岩石强度的影响。真三轴试验结果表明,所建立的准则能较好的描述层状复合岩石的强度特征,可为解决层状岩石工程结构的强度及稳定性问题提供了理论参考和依据。
- 尹光志李星鲁俊宋真龙
- 关键词：岩石力学层状复合岩石中主应力系数
- 椭圆形钻孔应力场解析解及水力压裂特性被引量：3
- 2019年
- 地下储层岩石在钻探之前处于原岩应力状态,钻孔成孔是在煤岩有侧限地应力下完成的。在钻孔时,孔周围应力重新分布,使圆形钻孔在地应力作用下呈椭圆状。因此,在进行水力压裂时,增压水可能作用于椭圆形孔壁。通过合理的物理假设,根据复变函数理论,求解出椭圆形钻孔在远场应力和钻孔内压(椭圆长轴两端的局部对称荷载)共同作用下的钻孔周围应力场解析解。该解析解可退化成椭圆形或圆形钻孔内受均布荷载的情况。通过给定应力场和钻孔形状,根据最大周向应力准则,得出在水力破裂时水平应力差和钻孔形状共同影响着破裂压力和水力主裂缝的起裂。当水平应力差较大时,椭圆形钻孔“越扁”,形成水力主裂缝所需的水压越高。当水平应力差为零时,椭圆形钻孔“越扁”,形成水力主裂缝所需的水压则越低;当水平应力差较小(本文为5 MPa)且钻孔越扁时,最大周向应力可能出现在平行于最大水平主应力方向上,使得水力主裂缝沿着最小水平主应力方向起裂。此外,由于物理假设的局限性,该解析解可能更适合于均质性较好的砂岩或具有横观各向同性特性的页岩。不同储层岩石(如砂岩、页岩和原煤)因地应力作用所形成的椭圆形钻孔在均布荷载作用下的破裂压力特性和水力裂缝扩展规律还需要通过实验和现场进一步验证。
- 尹光志刘超刘超李铭辉张东明鲁俊鲁俊
- 关键词：解析解水力压裂
- 真三轴应力条件下钻孔围岩稳定性及塑性区特性被引量：20
- 2018年
- 为探究中间主应力对预制孔岩石力学性质的影响,基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了等b等σ3试验。试验结果表明:主应力方向、中间主应力对岩石变形和强度特性均有较大影响。裂纹特征应力值随中主应力系数b的增加呈现先增大后减小的趋势;裂纹主要在垂直孔轴线方向发育并首先在较小的主应力方向发生破坏。几种条件下试样的强度均随中主应力系数的增大而先增大后减小。其中,最大主应力平行于孔轴线时强度最高,稳定性最好;在中主应力系数b较小时,中间主应力平行于孔轴线时强度最低,而b较大时孔轴线沿最小主应力时强度最低。基于广义平面应变理论,分析了中间主应力对孔周围塑性区的影响。
- 尹光志鲁俊鲁俊李星李星刘超
- 关键词：塑性区
- 中间主应力对砂岩扩容及强度特性影响被引量：17
- 2017年
- 基于自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",进行了真三轴应力(σ1﹥σ2﹥σ3)条件下,保持体应力不变、改变中主应力系数的砂岩强度试验,探讨了不同中主应力系数条件下砂岩的变形、强度及剪切破坏特性。试验结果表明:在真三轴应力条件下,扩容起点随中主应力系数b的增大而呈递减趋势。应力加载过程中扩容存在明显的阶段性:随最大主应力的增加,稳定压缩段,体应变近似呈线性递增趋势;加速扩容段,体应变近似呈二次函数增大,且应变速率呈线性增大。保持体应力不变条件下,砂岩峰值强度随中主应力系数b的增大而逐渐降低,符合修正Lade准则。试验应力条件下,岩样主要发生双斜面对称剪切破坏,剪切破坏面倾角随b的增加呈线性增大。
- 尹光志鲁俊李星边光宋真龙刘玉冰
- 关键词：真三轴中主应力系数剪切破坏
- 真三轴加载条件下含瓦斯煤体复合动力灾害及钻孔卸压试验研究被引量：12
- 2020年
- 煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害严重威胁矿山安全高效生产。煤矿进入深部开采后,受原岩应力升高及地质赋存条件变化的影响,冲击与突出复合型动力灾害呈逐渐增多趋势,其发生原因、机理较单一动力灾害更为复杂。因此研究深部煤矿复合动力灾害致灾机理对于动力灾害的有效防治至关重要。本文基于自主研制的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行了考虑气体影响的完整煤样和卸压孔煤样的5面加载、单面临空试验。结果表明,复合动力灾害是煤岩在应变能和气体内能作用下非线性瞬发性破坏的动态过程。其发生过程具有明显的阶段性,主要经历颗粒弹射、碎片弹射、局部煤体破坏、煤体抛出失稳和重新平衡状态,煤样破坏后形成明显弧形阶梯状煤体抛出坑。中间主应力在一定范围内有增强煤样强度的特性,试样强度随中间主应力的增加而逐渐增加,试样破坏后形成平行于中间主应力方向的主断裂面。钻孔卸压措施可在一定程度上改善煤岩力学性质,软化煤岩结构,降低煤岩强度,增强其塑性变形特性,使集聚的弹性能量缓慢释放,降低动力灾害发生的可能性。对比试验结果表明,卸压孔平行于中间主应力时煤样产生的塑性区范围更大,塑性程度更强,钻孔后的试样破坏后形成明显的阶梯式层裂结构,与未钻孔和其他钻孔布置方式相比,致灾程度弱化,无明显动力显现特征,卸压效果更好。卸压钻孔主要通过优化能量释放结构,促进煤岩渐进式损伤,最终煤岩趋于静态缓慢式破坏。针对现场具体工程条件,提出了根据实际地应力、地质条件等布置卸压钻孔方位的技术方案和可行的治理措施。
- 鲁俊鲁俊尹光志李铭辉李铭辉
- 关键词：钻孔卸压含瓦斯煤体
