宋洪强
- 作品数：12 被引量：119H指数：9
- 供职机构：中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金霍英东基金国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学自动化与计算机技术化学工程更多>>
- 煤岩组合体循环加卸载变形及裂纹演化规律研究被引量：23
- 2018年
- 利用MTS 815试验机对煤岩组合体进行循环加卸载试验,分析了煤岩组合体循环加卸载中弹性应变和残余应变,而后得出加载时裂纹闭合应力和闭合应变,最后利用加载试验数据验证了轴向裂纹闭合模型和峰前应力-应变关系模型。结果表明:随着循环次数的增加,煤岩体内部的原生裂纹逐渐被压密,进而轴向弹性应变比重增大,而轴向残余应变比重减小;环向弹性应变所占比例先增大后减小,主要是由于荷载的增加加剧了煤体的环向扩容,并产生环向裂纹。计算得出每次加载下的轴向裂纹应变,发现随着应力增大,轴向裂纹应变先增大后基本保持不变,其拐点为裂纹闭合点,所对应的应力为轴向裂纹闭合应力,应变为轴向裂纹闭合应变。由于新裂纹和孔隙较难闭合,二者随加载次数增加有增大趋势。最后利用轴向裂纹闭合模型和峰前应力-应变关系模型对循环加卸载煤岩组合体的试验数据进行评价,理论值与试验值吻合度较高,能够很好地反映岩石峰前非线性行为。
- 陈岩左建平宋洪强冯路路邵光耀
- 关键词：非线性模型
- 基于岩石破坏全过程能量特征改进的能量跌落系数被引量：9
- 2019年
- 合理而准确地评价岩石的脆性是评估岩爆风险、油气储层可压裂性等工程实践的前提。针对表征脆性岩石破坏过程的能量跌落系数,详细分析了其适用性和局限性。为更加有效地评价岩石的脆性,基于岩石破坏全过程的应力-应变曲线,在能量跌落系数的基础上,进一步考虑峰前总能量中可释放弹性能的占比,提出一种改进的能量跌落系数,认为脆性是岩石内部可释放弹性能在峰前阶段大量储存并于峰后阶段快速释放的综合表现。通过对不同围压下大理岩和花岗岩试验数据进行分析和对比,结果表明改进后的能量跌落系数不仅能反映同种岩石不同围压下的脆-延转化行为,还能有效评价相同围压下不同岩石的脆性强弱。同时讨论了泊松比、损伤变量对岩石脆性评价的影响,发现随着泊松比增大,各围压下花岗岩的脆性强于大理岩的性质不改变;随着损伤变量增大,花岗岩的脆性由强于大理岩转变为弱于大理岩,且围压越高,现象越明显。试验结果验证了改进后能量跌落系数的可靠性,研究成果有望对岩石脆性评价提供参考。
- 宋洪强左建平陈岩黎立云洪紫杰
- 关键词：岩石力学应力-应变曲线
- 煤岩组合体的能量演化规律及差能失稳模型被引量：19
- 2022年
- 为有效评价煤岩组合模型的冲击倾向性,体现围岩性质对其失稳破坏的影响,首先对比了不同类型煤岩的能量积聚特性,发现同一应力水平时煤岩具有的弹性能密度主要取决于其弹性模量,且两者呈负相关关系。基于此,分析了煤岩组合试样中煤体、岩体的弹性能密度演化规律,表明煤体是组合试样中弹性能积聚与释放的主体;同时计算了两者的峰值弹性能密度差,发现该参量与组合试样破坏的剧烈程度密切相关,即峰值弹性能密度差越大,往往组合试样破坏越剧烈。基于大量试验数据讨论了影响该参量的因素,结果表明该参量与组合试样抗压强度、煤体弹性模量、岩煤高度比、岩煤弹模比等因素均具有正相关性,而与岩体弹性模量的关系不明确,其中抗压强度是主控因素。从非平衡热力学和耗散结构的观点出发,基于煤岩弹性能密度差的分析,构建了组合煤岩系统的差能失稳分析模型,当其处于临界态时,系统的弹性能密度差最大,此时系统处于最不稳定状态。据此,提出以煤岩系统的峰值弹性能密度差与失稳持续时间的比值作为评价煤岩组合体冲击倾向性的指标,该指标从煤岩整体系统的角度出发,考虑了煤体与岩体的力学特性及能量积聚性质的差异,本质上表征了煤岩系统失稳过程中储存弹性能的释放速率,并由试验与模拟数据验证了该指标的有效性。煤岩组合体差能失稳模型一定程度可反映煤岩组合冲击失稳的力学现象。
- 左建平宋洪强
- 煤岩组合体破坏行为的能量非线性演化特征被引量：21
- 2017年
- 利用MTS 815试验机对煤岩组合体进行单轴和循环加卸载试验,研究了煤岩组合体的能量演化特征及规律。试验结果表明:输入能密度与应力关系可分为3个阶段,即缓慢增长阶段、非线性增长阶段、峰后跌落阶段;单轴压缩下输入能密度和弹性能密度均随着应力的增大而增大,耗散能密度与应力关系比较复杂,其增长率逐渐减小,并趋于0,而后迅速增大,体现出明显的非线性特征;循环加卸载下输入能密度、弹性能密度和耗散能密度随着应力的增大而增大。当试样发生屈服时,耗散能比例增加,弹性能比例降低;研究结论为煤矿动力灾害的能量驱动机制提供一定的理论参考。
- 陈岩左建平魏旭宋洪强孙运江
- 关键词：岩石力学非线性
- 煤岩组合体峰前轴向裂纹演化与非线性模型被引量：28
- 2017年
- 随着中国煤炭开采深度逐渐加深,煤岩组合体的力学特性与应力–应变关系显得越来越重要。煤岩组合体的原生裂纹和煤岩体之间的界面对其力学性质有较大影响。为了探知裂纹和界面的影响,主要研究了轴向裂纹应变随应力、应变的演化特征,并基于工程应变和自然(真实)应变的概念,建立轴向裂纹闭合模型(axial crack closure model,简称ACCM)及轴向裂纹扩展模型(axial crack propagation model,简称ACPM),最后建立了峰前应力–应变关系模型。分析发现,轴向裂纹应变与轴向应变关系可分为4个阶段,即初始阶段、稳定阶段、缓慢增长阶段和快速增长阶段,轴向裂纹应变与轴向应力关系与之类似。轴向裂纹闭合模型、轴向裂纹扩展模型与峰前应力–应变模型均能够较好地与试验数据吻合,能够描述应力–应变关系的非线性特点。
- 左建平陈岩陈岩陈岩
- 关键词：岩石力学非线性
- 不同岩石初始波速与破坏强度的关系研究
- 岩石(体)纵波波速和抗压强度是评价岩体强度、稳定性和围岩分级非常重要的指标。本文通过大量试验数据,对不同岩石的初始纵波波速和其单轴抗压强度的关系进行了统计分析,结果表明不同岩石的单轴抗压强度均与其初始纵波波速存在正相关关...
- 于镇武宋洪强王心吕
- 关键词：纵波波速抗压强度
- 文献传递
- 煤岩组合体峰后渐进破坏特征与非线性模型被引量：11
- 2018年
- 利用煤岩组合体的单轴和三轴压缩试验结果,基于轴向裂纹应变,分析了其峰后渐进破坏特征。在此基础上,通过将峰后阶段的煤岩组合体概念化为裂纹体和基体两部分,建立了考虑自然应变的裂纹体在峰后裂纹贯通阶段的本构模型,然后考虑基体的弹性变形,最终得到煤岩组合体峰后阶段的非线性应力-应变关系。实例验证表明,该模型能较好地反映煤岩组合体峰后应变软化行为和残余强度。对模型的2个参数进行分析,结果表明:轴向裂纹扩展应变极值在单轴压缩时取得最大值,围压存在时远小于最大值;等效非弹性柔度与轴向裂纹扩展应变极值存在负相关关系,与能量跌落系数大致存在线性相关关系,表明等效非弹性柔度可间接评价煤岩组合体峰后破坏的脆性程度;等效非弹性柔度比轴向裂纹扩展应变极值对煤岩组合体峰后破坏行为的影响更明显。
- 左建平宋洪强陈岩李彦红
- 关键词：裂纹体
- 采矿岩石多尺度破坏力学被引量：4
- 2021年
- 采动复杂应力环境下围岩的多尺度破坏行为是诱发煤矿灾害的一个根本因素。本文系统总结了团队十多年来在岩石宏细观破坏力学、巷道围岩控制及岩层移动等采矿岩石多尺度破坏力学的研究进展。在岩石力学室内实验尺度方面,利用带加载装置的SEM高温试验系统研究了热力耦合作用下岩石细观裂纹的萌生、扩展和断裂全过程,揭示了细观断裂机制;研究了不同加卸载条件下煤岩体及煤岩组合体宏观破坏力学特性,建立了煤岩体宏观破坏非线性模型。在巷道围岩尺度方面,揭示了巷道围岩应力梯度破坏机理,建立了深部巷道等强支护理论,明确了巷道支护方向,据此提出了巷道全空间协同控制技术并进行现场应用。在采场岩层破断移动尺度方面,实验研究了不同厚度顶板破断演变的4种模式;基于关键层理论,提出了采动覆岩整体移动“类双曲线”模型和内外“类双曲线”模型,分析了该模型随着关键层位置和煤层倾角的演化规律。上述成果为我国煤矿开采灾害防治提供理论和技术支持。
- 左建平孙运江刘海雁于美鲁雷博宋洪强文金浩
- 深部煤岩组合体破坏行为与非线性模型研究进展被引量：13
- 2021年
- 煤岩组合体破坏力学行为与模型研究是深部煤炭采动力学研究的重点。在深部煤炭开采中,开采扰动下煤岩组合体整体破坏行为愈发明显。近年来,随着试验手段的逐渐改进,我国学者对煤岩组合体的变形和破坏行为展开了系统研究。本文首先介绍煤岩组合体的加载破坏力学特性,对比分析煤岩组合体与煤岩单体力学特性的差异;随后总结煤岩组合体的冲击倾向性及其影响因素,如加载速率、组合方式、煤岩高度比等;讨论煤岩组合体加载破坏过程中的声发射特征和煤岩组合体声发射分布情况,并分析其裂纹演化规律,总结基于裂纹演化的煤岩组合体峰前裂纹闭合模型、裂纹张开模型及峰后裂纹演化模型;最后,对煤岩组合体破坏行为的未来研究趋势进行展望。
- 左建平陈岩宋洪强
- 关键词：声发射
- 深部煤岩组合体加载过程中的能量演化及其非线性特征
- 材料的屈服或破坏都需要能量。利用MTS 815 Flex Test GT 伺服试验机对三种不同煤岩组合体进行单轴压缩试验,基于实验结果,研究了单轴压缩状态下不同煤岩组合体的能量演化特征,并分析了不同组合方式下的能量演化差...
- 左建平陈岩宋洪强魏旭
- 关键词：岩石力学单轴压缩非线性
