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Efecto de la distribución del tamaño de partícula en las propiedades mecánicas dinámicas y características fractales de las capas de roca cementada

Autores: Wang, Jiajun; Huang, Linqi; Li, Xibing; Wu, Yangchun; Liu, Huilin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Matemáticas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para investigar la mecánica dinámica y las características posteriores a la falla de estratos rocosos cementados por fallas, las partículas de roca rotas se remodelaron para obtener muestras de roca cementada con diversas distribuciones de tamaño de partícula (PSDs). Se realizaron pruebas de impacto dinámico de barra de presión Split Hopkinson (SHPB) en las muestras de roca cementada bajo diferentes velocidades de deformación. Los resultados de las pruebas muestran que la deformación plástica ocurre en la muestra de roca cementada como resultado de su estructura porosa. Por lo tanto, no hay una fase lineal en las curvas de esfuerzo-deformación dinámica. Con un aumento en el índice de Talbot y el tipo de mezcla, más partículas grandes estaban contenidas dentro de la muestra de roca cementada, y la resistencia dinámica aumentaba gradualmente. Una función de potencia puede describir eficazmente la relación entre la velocidad de deformación y la resistencia dinámica para varios índices de Talbot. Después del impacto dinámico, los fragmentos de las muestras de roca cementada muestran leyes fractales evidentes, y la rotura de las muestras incluye la rotura de la propia partícula de roca original y la rotura entre las partículas de roca y las cementaciones. La proporción de rotura y la dimensión fractal disminuyen con el aumento del número de tipos de mezcla e índice de Talbot pero aumentan con el aumento de la velocidad de deformación. Cabe destacar que la proporción de rotura y la dimensión fractal tienen una relación lineal independientemente de la PSD o la deformación. La relación entre la resistencia dinámica y la dimensión fractal tiene leyes de respuesta diferentes para los efectos de PSD y velocidad de deformación. La resistencia dinámica está relacionada linealmente de forma negativa con la dimensión fractal bajo el efecto de PSD pero linealmente de forma positiva con la dimensión fractal bajo el efecto de la velocidad de deformación. Este trabajo de investigación puede proporcionar apoyo fundamental para investigar el mecanismo de inestabilidad de estratos rocosos cementados por fallas bajo estrés dinámico.

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