用动态云纹法测定岩石断裂失稳点

介绍了一种用于测定岩石断裂失稳点的先进方法－动态云纹法。在岩石断裂韧度试件的表面裂缝处粘贴两片透明光栅，使之形成莫尔条纹。通过光电装置记录下断裂过程中裂缝开口位移随时间的变化情况，进而根据位移速度的快慢变化来确定岩石试件的断裂失稳点。实验中还将动态云纹法的实验结果同其他方法作了比较，结果表明，在加载率１０３～１０４ＭＰａ·ｍ（１／２）·Ｓ（－１）范围内，岩石试件的最大载荷点即为断裂失稳点。     

岩石Ⅰ型断裂韧度测试技术和理论研究综述

岩石断裂韧度是用来表示岩石抵抗裂纹起裂和扩展能力的参数,它的测试比一般的强度测试存在更大的困难.介绍了Ⅰ型静态断裂韧度测试技术以及研究现状与进展,并提出一些关于测试方法的建议.指出圆盘试件在进行岩石断裂韧度的测试时,具有体积较小,加载方便,以及可以进一步实现Ⅰ型和Ⅱ型复合型加载的优点,不断发展和完善采用圆盘试件进行岩石断裂韧度的测试技术不仅是一项有意义而且十分迫切的工作.     

岩石压剪断裂的模型试验研究

本文通过含中心斜裂纹砂浆试件的单轴压缩模型试验，测试并分析了裂纹扩展过程中的声发射特性和裂纹面相对位移。试验表明：岩石类脆性材料的压剪断裂破坏机理与拉剪断裂有本质的区别，裂纹面相对位移随轴压荷载的变化曲线与裂纹扩展过程中的声发射曲线具有一定的同步性，反映出中心斜裂纹压剪断裂的阶段性，以及裂纹的几何尺寸、分布规律和裂纹面物理力学性质对岩石压剪断裂的影响。     

测试岩石抗拉强度双圆环试样构型和尺寸优化研究

针对岩石抗拉强度测试所采用的双圆环试样易产生应力集中导致测试值偏小的问题，提出了一种新构型试样.采用ANSYS有限元软件模拟计算了121个含有不同内外圆环切割深度的双圆环试样的受载应力分布情况，分析了切割深度对试样受拉区和应力集中区的影响；在GCTS岩石力学试验机上测试了16个双圆环砂岩试样的抗拉强度值，并与巴西劈裂法的测试值进行了对比研究.结果表明：试样受拉区轴向变化曲线呈现出“双峰值现象”,两应力集中区的极值差随切割深度变化的等高线图为扇形分布图，零点线的斜率约为0.3;环形受拉区和应力集中区的峰值应力受切割深度影响显著，区域内峰值差异大是测试值偏低的主要原因；当双圆环试样的尺寸采用内圆环切割深度为4～8 mm,外圆环切割深度为14～16 mm时，应力集中区的平衡因子不超过2%,此时，额外弯矩对受拉区的影响较小，应力分布较均匀，能够实现最佳压拉转换，基于该尺寸双圆环试件得到的抗拉强度测试值接近巴西劈裂法，但标准差更小，能够相对准确地测试岩石的抗拉强度.     

岩石断裂韧度的国际联合试验研究

采用三点弯曲和短棒拉伸测试方法，进行了岩石（日本、美国和瑞典寄来的三批岩芯）断裂韧度的国际联合试验。结果表明：中国小组提交的试验结果准确、可靠；中国小组是唯一采用开发ＩＳＲＭ－Ｋ（ＩＣ）系统进行全部试验控制与进行数据、图形处理的国家。     

激光全息干涉法在岩石裂隙研究中的应用

阐述了激光全息干涉计量技术在岩石裂隙实验测量中的应用，完整地获得了板岩试样裂隙开起、扩展、破坏全过程的实时全息干涉图谱。形象、直观、高精度地显示出板岩试样内部裂隙的变化规律，这是常规实验难以实现的。     

岩石动态断裂试验

对于ＩＳＴＲＯＮ试验机，开发了高速加载试验控制软件，并利用该软件进行岩石动态断裂韧度试验研究，试验表明：ＩＮＳＴＲＯＮ试验机和开发的软件结合，能对各种材料进行动态断裂试验，并能揭示岩石动态断裂韧度存在的某些特征，是在中等应变速率加载范围内进行高速加载试验的理想工具。     

岩石纯剪断裂的新型实验方法

利用新型断裂装置研究了岩石在纯剪载荷作用下的裂纹扩展规律，并同时探讨了岩石真Ⅱ型断裂韧性的测试方法。     

岩石压剪断裂的等效判据

采用等效的原则确定裂纹前沿应力分布，通过岩石力学中广泛应用的Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ准则，建立了岩石压剪断裂等效判据，并首次将Ｈ－Ｂ准则中的ｍ、ｓ与断裂韧度ＫⅠＣ、ＫⅡＣ联系起来，该判据与试验值有较好的一致性。     

点荷载测试几个问题的探讨

对不规则试件点荷载测试岩石强度的测试数据的可信度；数据中可疑数据的取舍，与单轴抗压、单轴抗拉强度的强度比；以及计算、操作等问题进行了探讨。     

隧道岩石耐磨性与岩石强度的相关性研究

本文用试验和数理统计方法对岩石耐磨性与岩石强度的关系进行了研究,在洞室内分段布点采集岩石耐磨试验样品和岩石力学指标试验样品,并在相应的采集位置进行岩石回弹测试,然后分别进行了岩石力学室内试验和岩石耐磨性试验,在计算分析试验数据的基础上,建立了岩石耐磨性与岩石单轴抗压强度（Ａｂ－δｃ）,岩石耐磨性与岩石回弹值（Ａｂ－Ｒ）之间的数学关系模型。     

基于SCSCC试样的岩石复合型裂纹动态扩展特征研究

侧开单裂纹半孔板（single cleavage semi circle compression —SCSCC）试样是一种改进后的矩形板试样,本文采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置进行了冲击实验,完成了SCSCC试样纯I型及I-II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进行了数值分析,研究了其扩展路径及扩展过程中的止裂问题。结果表明：1）SCSCC试件在实验过程中,纯I型裂纹扩展过程中尖端沿着原方向朝试件右侧移动,I-II复合型裂纹扩展过程中朝着试件中轴线方向（最大应力区）移动,且可以观察到止裂现象;应变片法是一种监测断裂时刻的有效方法。2）使用修正的最大主应力准则及引入能量释放率的拉伸断裂软化损伤（crack softening -CS）破坏准则可以有效解决岩石类材料的动态破坏问题,且可以描述材料全应力-应变破坏过程;3）I-II复合型裂纹SCSCC试件构型在研究岩石裂纹止裂领域具有较大优势。且SCSCC构型是一种大尺寸试样,可以减小岩石非均匀性带来的影响。     

用Hopkinson压杆技术测试材料动态断裂韧性的方法研究

对传统的Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆测试系统进行了改进,建立了应力波载荷作用下材料动态断裂韧性的测试方法,该方法采用３点弯曲试样进行动态断裂试验,应用试验－－数值法确定动态应力强度因子的响应曲线,进而测试材料的动态断裂韧性。４０Ｃｒ材料的试验结果表明,本文设计的测试装置是有效的,建立的测试方法是可行的。     

正交异性材料平台巴西圆盘试样的位移公式及其应用

巴西圆盘试样广泛用于地质材料的力学性能测试。改进后的平台巴西圆盘克服了集中力产生应力集中的缺点,正交异性材料则是对各向同性材料的推广,在这样的背景下提出正交异性巴西圆盘试样的压缩位移公式。用有限元分析软件ANSYS模拟正交异性岩石的巴西圆盘试样的对径压缩实验;利用有限元分析结果对正交异性平台位移压缩公式进行精度检验,并用半经验半解析的方法,对该公式进行局部的修改,修改后的公式在岩石材料的正交异性指数的整个范围的总体评价上,误差小于6%,具有更好的计算精度。最后,描述了平台巴西圆盘位移公式的应用,通过对正交异性岩石平台巴西圆盘试样进行两个正交方向的两种加载角的对径压缩试验,记录载荷位移曲线,可由初始直线段的斜率倒数来确定正交异性材料的各个弹性参数,包括杨氏模量、泊松比和剪切弹性模量。     

岩石力学动态实验系统研制

该系统是基于落锤加载的岩石力学动载实验装置,主要由落锤加载,压力本体,泵压和测试四部分组成。由于设备采用了落锤加载方式,系统的加载速率将更接近于水力振荡、电脉冲、地震波、高能气体等强动载波作用于地下地层岩石的速率。系统采用先进的数据采集处理系统,同时采集位移、围压、应变等信号,保证了数据的一致性。对于进行动载下的岩石力学特性研究提供了必要的手段,特别是对掌握动载作用下的油气层岩石破坏和变形规律,开     

桩端岩石点荷载强度试验数据的处理应用

在岩石作为桩基础持力层时,单轴抗压强度试验适用于能制成规则试件的各类岩石,但对于某些岩石尤其是风化岩石现场验槽或勘察中很难取出完整岩芯、难以制作符合岩石单轴抗压强度试验要求的试件,为了简洁方便可以采用岩石的点荷载强度试验来迅速有效地解决施工验槽或勘察取样问题。试验得到点荷载强度Is,再通过相关统计计算得到修正值I_(s(50)),最终得到单轴抗压强度Rc。该项试验是通过点荷载试验仪,对未加工成型的岩块、不规则岩块体进行测试,得到岩石点荷载强度。该试验有方法简便、成本低等优点,有利于现场操作,同时可以运用Excel的统计、计算、作图等功能可大大减少工作量,提高运算的准确性,为工程实践提供了非常便利的条件。     

SHTB加载紧凑拉伸试样断裂韧性测试仿真

由于动态断裂问题的复杂性,目前对动态断裂测试尚未形成标准。针对金属动态断裂测试问题,提出了一种测试紧凑拉伸(CT)试样动态断裂韧性方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对改进的Hopkinson拉杆系统加载下的CT试样断裂测试过程进行了数值仿真研究。分析了CT试样中应力波的传播过程、起裂时间和应力平衡条件,说明整个加载过程能够满足一维应力波假设,验证了改进方法的可行性,同时得到CT试样在该种实验装置加载下的动态断裂韧性。     

完整岩石剪切破裂过程中氡释放规律研究（英文）

氡气是深部地下洞室建设过程中岩石破裂产生的污染性、放射性气体,深部岩体在高应力下普遍发生剪切破裂,然而,氡气释放量与岩石剪切破裂演化的相关性尚不清晰。针对这一问题,分析了完整锦屏大理岩和白鹤滩玄武岩两类岩石的放射性核素活度。自主设计了完整岩石直接剪切试验系统,并同步测量岩石破裂过程中的氡释放量。讨论了岩石剪切破裂面表面积与累积氡浓度的相关性。试验结果表明,在法向荷载相同的条件下,岩石中氡释放量随剪切位移的增大而变化,总体呈现在加载初期略有增加后小幅回落,再大幅增加至峰值释放水平,试样破坏后随着剪切位移的发展下降至稳定水平的规律。随着法向荷载的升高,初始氡浓度和峰值氡浓度均呈线性增长的趋势。通过对声发射特征参数RA-AF分布的研究,发现岩石剪切破裂面表面积与累积氡浓度具有相似的发展变化趋势。岩石剪切破裂过程中氡释放规律的揭示对深部工程排氡/隔氡设计具有重要指导意义。     

脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圃盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。     

石灰岩在单轴压缩条件下的声发射特性

为研究岩石受压及破坏失稳过程中的声发射特性，作者利用改进的岩石声发射参数动态测试系统，对广西某矿石灰岩作了岩石的单轴压缩试验，检测了岩样从加载直至破坏过程中的声发射活动，表明内部微裂纹的形成与原有裂纹的扩展是岩石加载过程中声发射活动的主要原因。