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含孔试样孔周破坏的应变局部化特征

2021-01-08张天军潘红宇

煤炭学报 2020年12期

张天军,景 晨,张 磊,纪 翔,潘红宇

(1.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054; 2.西安科技大学 理学院,陕西 西安 710054; 3.西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054)

瓦斯抽采是矿井瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径[1],但抽采钻孔孔周产生的裂隙会严重降低瓦斯抽采浓度,甚至影响整个钻场的抽采效果[2-3]。为探究孔周裂纹的产生,前人从连续介质和经典弹塑性理论[4-5]、数值模拟[3,6]及技术[7-8]等多方面开展了大量研究,从多个角度来获取试样在破坏过程中裂纹的扩展规律及特征。但由于测试手段和分析方法的局限性,对试样变形破坏形态及宏观裂纹的扩展规律仍不清楚。当前,应变局部化理论逐渐被应用于土和岩石等各种弹塑性材料中[9],为获得局部化带的力学特性及发展演化规律,学者们从不同的角度进行了研究。

为观察变形局部化现象,郑捷等[10]用光弹贴片法研究岩样单轴压缩过程中的应变局部化现象,揭示了应变局部化现象是试样剪切断裂的明显前兆现象。徐涛等[11]通过PFPA2D得出岩石变形破裂过程中的损伤局部化带主要有3种方式:平行剪切带、单一剪切带和共轭剪切带。BERTHAUD等[12]利用立体摄影测量和激光散斑摄影观测技术对单轴压缩下岩石试件的变形局部化进行研究。为将局部化带进行定量分析,潘一山等[13]对岩土材料进行白光数字散斑相关方法的局部化实验研究,测量了3种岩土材料的局部化带宽度,对研究岩土材料的细观本构关系提供了试验方法。……

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