能量演化

摘要： 为研究煤岩组合体在外载荷作用下的力学响应及能量演化规律,设计了纯煤、煤岩组合体和纯岩试件单轴循环加卸载试验,分析了不同试件单轴抗压强度和弹性模量等力学响应特征,深入研究了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度和耗散能密度演化规律,得到了不同试件的弹性能储存速率及储能能力的特性,建立并探讨了煤岩组合体能量破坏机理。结果表明:①煤岩组合体的力学参数更接近纯煤试件,其力学特性主要受煤体影响;②随外载荷增加,煤岩组合体输入能、弹性能和耗散能呈明显非线性增加趋势,其中弹性能占比远高于耗散能;③煤岩组合体能量破坏机理为外载荷作用使煤体和岩体同时开始储存弹性能,由于煤体弹性能储存速率较快,其内部弹性能率先达到储能极限,导致煤体破坏并向岩体释放弹性能,当达到岩体的储能极限时,岩体发生破坏。

摘要： 冲击地压是煤矿较为严重的动力灾害之一,随着矿井开采深度的不断增加,冲击地压灾害越来越严重。针对重大冲击地压灾害显现特征,结合近年来冲击地压研究现状和工程实践,从通过人为实施工程达到控制重大冲击灾害角度,提出了工程缺陷体的概念并进行了分类;分析了高均质度、完整冲击煤体的变形破坏力学特征、能量释放模式,对比分析了完整煤体、含裂隙煤体、含工程缺陷煤体的应力应变曲线变化形态,分析了不同力学性质煤体的能量积聚、耗散及释放模式;从煤体弹性能指数、冲击能指数角度分析了冲击性煤体与含有工程缺陷煤体冲击倾向性的力学特性;通过建立工程缺陷体煤体的冲击倾向性计算公式,找到了工程缺陷体改变煤体冲击倾向性的力学机制,揭示了工程缺陷体防控重大冲击地压的机理。研究与实践表明:工程缺陷体通过对煤体的固有冲击倾向性属性的改性,改变了采场应力分布特征、煤体内冲击能量的演化规律,工程缺陷体能在煤层开采的过程中有效耗散煤体内的冲击弹性能,避免发生破坏性冲击地压。结合具体工作面地质开采条件,给出了工程缺陷体的时空布置方案,阐述了工程缺陷体防控冲击地压的技术方法,并进行了防控效果检验,实现了冲击煤层的安全开采。

摘要： 本文以东荣二矿南二下采区16煤层五工作面回风下山巷道围岩为研究对象,进行了不同加载方式的岩石力学试验,分析岩石在加载过程中力学特性和能量演化规律。为巷道围岩能量分布、变形破坏机理及巷道围岩稳定性控制研究提供基础数据。

摘要： 吉木萨尔凹陷芦草沟组储集层岩性复杂,岩石脆性对产能影响显著。在矿物学、力学参数及能量演化特征分析的基础上,应用层次分析法,提出适合芦草沟组储集层的脆性评价新方法,对比不同岩性的脆性特征。结果表明:吉木萨尔凹陷芦草沟组储集层黏土矿物含量较少,脆性矿物各成分含量接近,矿物成分脆性指数难以准确评价其脆性;储集层非均质性强,不同岩性脆性差异较大,泥质粉砂岩、砂屑白云岩和泥页岩的综合脆性指数较大,均大于0.60;白云质粉砂岩和泥晶白云岩的综合脆性指数中等,为0.50~0.60;白云质泥岩的综合脆性指数较小,为0.49;取自同一块岩心的岩样,平行层理方向脆性大于垂直层理方向;层理发育易导致岩石破裂形态复杂,影响脆性评价结果。

摘要： 为研究纤维对水泥土变形过程中内部损伤的影响,进行了单掺与混掺玻璃纤维和秸秆纤维的水泥土试样无侧限抗压强度试验,得到了纤维的合理掺量,分析了合理纤维掺量下水泥土试样的能量演化规律。结果表明,纤维水泥土试样无侧限抗压加载破坏过程中能量演化过程可分为能量输入、弹性能累积、能量缓慢耗散、能量加速耗散、能量释放五个阶段。玻璃纤维和秸秆纤维均能提高水泥土吸收总能、弹性能和耗散能,玻璃纤维能有效延缓裂纹的产生,秸秆纤维能抑制裂纹的进一步扩展,混杂纤维能够提高水泥土的整体性能。

摘要： 月球基地建设需要大量建筑材料,其中原位利用月壤能有效减少材料和运输成本。为了研究水玻璃固化模拟月壤抗压强度增长机理,分别进行了不同水玻璃掺量下的模拟月壤单轴抗压强度试验,X射线衍射和SEM(scanning electron microscope)电镜扫描试验,得到了水玻璃固化模拟月壤的单轴抗压强度变化规律,分析了能量变化特征和微观结构。研究结果表明:掺入适量水玻璃能提高模拟月壤的单轴抗压强度;采用掺量为5%的水玻璃,在85°C条件下养护28 d模拟月壤的抗压强度可达到3.23 MPa;此时模拟月壤的总能量和弹性能均达到最大值,随着水玻璃掺量不断增加,耗散能整体上呈现下降趋势。微观结构分析表明:水玻璃的碱激发作用和吸附作用所生成N—A—S—H凝胶、钙矾石(AFt)等水化产物填充在颗粒周围,松散的骨架颗粒通过凝胶胶结成致密的网状结构,从而使模拟月壤的强度得到提高。

摘要： 为了探究高径比对岩石能量积聚与耗散的影响,利用RMT-150B岩石力学测试系统对同直径不同长度的砂岩试件进行了单轴压缩试验、单轴循环加卸载试验以及单轴分级加卸载试验。对比砂岩单轴压缩与单轴循环加卸载曲线发现,单轴压缩曲线近似为单轴分级加卸载曲线的外包络线,并且由于“硬化”作用单轴分级加卸载强度略高于单轴压缩。通过砂岩单轴循环加卸载下力学特性分析发现随着循环次数增多,残余变形逐渐减小,直至某次循环无残余变形产生砂岩出现非线性伪弹性体特征,继续承受加卸载作用非线性伪弹性体特性消失,残余变形再次出现,因此可以将残余变形演化规律归纳为:存在较大残余变形—残余变形逐渐减小—无残余变形—再次出现残余变形。基于砂岩弹性能的演化分析发现循环次数对弹性能的影响较小,即疲劳损伤对砂岩的弹性能影响较小,则可以假定单轴分级加卸载各卸载点的荷载与单轴压缩试验的荷载相等时,两者的弹性能也相等。利用单轴分级加卸载试验各卸载点的弹性能与单轴循环加卸载首次加卸载弹性能进行比较,验证了假设的正确性。进一步对不同高径比(L/D)下砂岩的单轴压缩试验进行能量分析,发现砂岩的弹性能演化服从线性储能规律。基于砂岩的单轴分级加卸载试验结合线性储能规律对同尺寸的单轴压缩试验进行能量演化分析,为砂岩单轴压缩的能量分析提供了新思路。研究表明:当荷载相等时砂岩储存弹性能与高径比成正比,与储能极限成反比。将提出的试验法与传统能量分析方法(利用公式计算得到弹性能)进行比较,发现提出的方法精确度高。基于耗散能演化规律进一步对不同高径比下砂岩的损伤进行了分析,发现砂岩损伤曲线呈非线性演化,并且荷载相等时高径比越大砂岩损伤程度越高。破裂时砂岩内部积聚的弹性能转化成破裂面表面能和碎块动能,储能极限与高径比大小成反比,因此当L/D≥2.0时主要呈单方向的剪切破坏,L/D<2.0时岩石主要为相对复杂的双剪切或圆锥形破坏,并且进一步从能量角度对钻孔卸压进行了讨论。

摘要： 对四种橡胶体积掺量(0%、5%、10%、20%)的级配良好橡胶混凝土开展单轴抗压试验,对力学性能和破坏形态方面进行分析,得到了橡胶混凝土综合性能最优时的橡胶掺量,进而对最优掺量组进行不同应变率下的单轴压缩试验,并分析了不同应变率下橡胶混凝土的能量特性。试验结果表明,橡胶混凝土表现为裂而不散的类延性破坏,而非普通混凝土的脆性破坏。随着橡胶掺量的增加,抗压强度大幅降低,但变形能力得到增强,在掺量为10%时,橡胶混凝土的抗压强度达标,变形能力最好。橡胶混凝土受压时能量演化和转化过程是输入能先大量转化为弹性能并储存;接着耗散能转化率开始增加,使试件表面产生大量微裂纹;最后弹性能快速释放,耗散能转化率占比明显提高,从而导致试件整体破坏。另外随着应变率增大,橡胶混凝土的抗压强度和初始弹性模量明显提高,而峰值应变降低,同时输入总能量、弹性能与耗散能均呈现上升趋势,其中弹性能增加更明显。

摘要： 为研究干湿循环对深部砂岩的强度劣化机制和能量演化规律,对经历不同干湿循环次数的砂岩进行基本物理参数的测定、单轴压缩试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测,探讨砂岩单轴抗压强度劣化及单轴压缩过程中能量演化规律。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模量劣化效果明显,但平均劣化度逐渐减小,说明干湿循环对岩石的损伤劣化效果逐渐趋于稳定。干湿循环10次以后,砂岩在SEM下可以观测到明显的絮状物,单轴抗压强度降低明显,并呈现一定的延性特征。在单轴压缩试验中,随着干湿循环次数的增加,砂岩试件中储存的弹性能逐渐减少,耗散能呈波动性下降。

摘要： 本文基于能量要素,从冲击地压的形成机理和条件出发,分析冲击地压的致灾特点与组合煤岩系统能量演化之间的联系,以此探究冲击地压的发生本质。结果表明:冲击地压的形成过程伴随着能量的演化,断层、褶曲等地质因素造成煤岩组合区域的应力异常集中,开采活动会造成煤岩组合系统应力重新分布而造成能量积聚;煤岩组合体在进行能量演化过程中涉及能量输入、能量积累、能量耗散和能量释放几个过程;厚而坚硬的顶、底板阻碍煤层的卸压变形,组合煤岩系统的压实对煤层产生了闭锁作用,为煤岩系统的能量的积聚及演化提供天然环境,造成冲击地压。

摘要： 为了获取含瓦斯原生煤、构造煤变形破坏过程的能量演化规律及能量差异,采用原煤及性质与构造煤相近的型煤,开展了单轴加卸载试验及瓦斯释放试验,精确测定了含瓦斯原煤、型煤在不同单轴应力下的弹性能与瓦斯膨胀能.结果表明:在变形破坏过程中,型煤、原煤的弹性能最大变化量均为4mJ/g,原煤瓦斯膨胀能可增大2.4倍,型煤瓦斯膨胀能可增大35.88mJ/g;随着轴向应力变化,原煤、型煤的弹性能均呈现先增大后减小的趋势,瓦斯膨胀能均呈现加速增长趋势,其变化速率呈阶段性;在整个应力应变过程中,两类煤体的弹性能大小相近,而型煤瓦斯膨胀能是原煤的10倍左右.基于试验结果拟合了弹性能、瓦斯膨胀能与损伤变量的关系,拟合结果显示型煤、原煤具有相同的函数关系,证明基于损伤变量对应力变化过程中的含瓦斯煤能量演化进行数学描述是可行的.

摘要： 基于非线性有限元分析软件abaqus,通过编写材料子程序VUMAT引入了一种基于能量演化的复合材料三维渐进损伤模型.模型中综合考虑了面内纤维拉伸、纤维压缩、基体拉伸、基体压缩等失效形式.结合层间内聚力损伤模型,以abaqus/explicit求解器对复合材料层压板开孔拉伸、开孔压缩试验进行了仿真分析,并与试验值进行了对比.分析结果表明,所建立的三维渐进失效模型能够准确地模拟开孔板拉伸及压缩状态下的损伤起始、演化,最终破坏模式及破坏载荷与试验值吻合较好.

摘要： 近年来,随着人们关注核聚变的研究,束团在等离子体中的传输得到越来越多的重视.本文利用二维PIC程序来模拟氢离子束团在氢等离子体中的传输,重点研究了束团在等离子体中的尾场和能量演化等性质.发现长束团在等离子体中传输时,会被自身的尾场截成周期分布的短束团.为了进一步研究尾场的影响,分别计算了短束团在均匀等离子体中和跟在被另一个束团扰动后形成尾场的等离子体中的能量演化.发现束团的能量演化与两个束团之间的距离及束团在尾场中的位置密切相关.

摘要： SDO(Solar Dynamics Observatory)卫星的发射大大提高了太阳观测的精度,通过分析SDO卫星的数据,可以对太阳表面的快速活动进行细致的观测分析。本文研究了2012年10月20日至22日一个双层日珥的扰动直至爆发的演化过程,对其中的扰动以及最后日珥物质爆发的结构和形态进行了详细的分析。同时结合STEREO卫星的数据进行辅助观测,研究了日珥爆发的能量演化以及动力学过程。

摘要： 利用四川大学MTS815岩石力学综合系统,通过北山花岗岩不同围压与不同卸荷速率条件下的三轴卸荷试验,模拟不同深度北山深部花岗岩地下硐室不同速率下的卸荷开挖.基于声发射监测和能量分析手段,分析了三轴卸荷花岗岩破坏过程的声发射特征与能量特征,探究了初始围压和卸荷速率对花岗岩卸荷破坏的影响,探讨了北山花岗岩地下硐室卸荷开挖条件下动力灾害的预测.结论如下:1)卸荷条件下北山花岗岩扩容显著,以应力跌落为特征的破坏极为剧烈;2)在花岗岩卸荷破坏前,声发射特征参数累计值急剧增大,其拐点对应于扩容点,可作为破坏前兆;3)随卸荷速率增加,由于积聚的能量释放不充分,声发射累计能量呈减少趋势;随初始围压增加,由于储能极限提高,声发射累计值呈增加趋势;4)卸荷过程弹性能不断提高,但占总能量比例逐渐降低,表明破坏前能量耗散越来越多;5)总能量随卸荷速率增大而增大,但在较低初始围压下,这种影响很小;总能量的围压效应表明,深埋地下硐室开挖其破坏性和不确定性更强.

摘要： 岩石变形破坏过程中的能量转化是一个动态过程,包括能量输入、能量积聚、能量耗散和能量释放4个阶段.传统的岩石蠕变本构模型只考虑岩石蠕变过程中的能量耗散,忽略能量释放对岩石蠕变的影响,不能合理地描述岩石蠕变过程中的3个阶段.为更好地描述岩石非线性蠕变特征,本文在Riemann-Lioulille分数阶微积分定义的Abel黏壶中引入硬化函数,构建了一种能描述岩石衰减蠕变特性的黏弹性组件;以岩石的长期强度作为能量释放阀值,结合热力学理论构建了能量组件以描述岩石加速蠕变特性.考虑能量释放建立的岩石非线性蠕变模型,利用云母片岩和冻结软岩蠕变试验结果对蠕变模型的合理性进行验证,研究结果表明其能够很好地描述岩石的蠕变全过程,充分显示了其合理性和适用性.

摘要： 以砂岩为研究对象.根据砂岩的颗粒分析试验、抗压强度、抗拉强度和强度试验结果,在颗粒流程序下,通过fish语言编程,虚拟实现了砂岩数值试件和单轴压缩试验,设计10-3、5×10-3、10-2、2×10-2、5×10-2、10-1、2×10-1s-1这7个应变率下的单轴压缩试验.分析应变率对砂岩破裂形态、裂纹数量和扩展、应力-应变曲线和能量转换的影响.结果发现:应变率的增加破坏了优势剪切带的发展,使得剪切带等速发展,材料由剪切破坏向锥形破坏发展;材料的力学性能表现出极大的伪增强,应力-应变曲线上扬、斜率提高、峰值提高,峰后曲线震荡剧烈;裂缝数量增多,其中拉裂缝减少,剪切裂缝增多;边界输入能量增加,造成加载过程中材料的摩擦能、动能和应变能单调增大,摩擦能增大说明剪切裂缝增多,动能增大说明破坏剧烈,应变能增大说明更容易产生岩爆现象.

摘要： 以砂岩为研究对象.根据砂岩的颗粒分析试验、抗压强度、抗拉强度和强度试验结果,在颗粒流程序下,通过fish语言编程,虚拟实现了砂岩数值试件和单轴压缩试验,设计10-3、5×10-3、10-2、2×10-2、5×10-2、10-1、2×10-1s-1这7个应变率下的单轴压缩试验.分析应变率对砂岩破裂形态、裂纹数量和扩展、应力-应变曲线和能量转换的影响.结果发现:应变率的增加破坏了优势剪切带的发展,使得剪切带等速发展,材料由剪切破坏向锥形破坏发展;材料的力学性能表现出极大的伪增强,应力-应变曲线上扬、斜率提高、峰值提高,峰后曲线震荡剧烈;裂缝数量增多,其中拉裂缝减少,剪切裂缝增多;边界输入能量增加,造成加载过程中材料的摩擦能、动能和应变能单调增大,摩擦能增大说明剪切裂缝增多,动能增大说明破坏剧烈,应变能增大说明更容易产生岩爆现象.

摘要： 以砂岩为研究对象.根据砂岩的颗粒分析试验、抗压强度、抗拉强度和强度试验结果,在颗粒流程序下,通过fish语言编程,虚拟实现了砂岩数值试件和单轴压缩试验,设计10-3、5×10-3、10-2、2×10-2、5×10-2、10-1、2×10-1s-1这7个应变率下的单轴压缩试验.分析应变率对砂岩破裂形态、裂纹数量和扩展、应力-应变曲线和能量转换的影响.结果发现:应变率的增加破坏了优势剪切带的发展,使得剪切带等速发展,材料由剪切破坏向锥形破坏发展;材料的力学性能表现出极大的伪增强,应力-应变曲线上扬、斜率提高、峰值提高,峰后曲线震荡剧烈;裂缝数量增多,其中拉裂缝减少,剪切裂缝增多;边界输入能量增加,造成加载过程中材料的摩擦能、动能和应变能单调增大,摩擦能增大说明剪切裂缝增多,动能增大说明破坏剧烈,应变能增大说明更容易产生岩爆现象.

摘要： 以砂岩为研究对象.根据砂岩的颗粒分析试验、抗压强度、抗拉强度和强度试验结果,在颗粒流程序下,通过fish语言编程,虚拟实现了砂岩数值试件和单轴压缩试验,设计10-3、5×10-3、10-2、2×10-2、5×10-2、10-1、2×10-1s-1这7个应变率下的单轴压缩试验.分析应变率对砂岩破裂形态、裂纹数量和扩展、应力-应变曲线和能量转换的影响.结果发现:应变率的增加破坏了优势剪切带的发展,使得剪切带等速发展,材料由剪切破坏向锥形破坏发展;材料的力学性能表现出极大的伪增强,应力-应变曲线上扬、斜率提高、峰值提高,峰后曲线震荡剧烈;裂缝数量增多,其中拉裂缝减少,剪切裂缝增多;边界输入能量增加,造成加载过程中材料的摩擦能、动能和应变能单调增大,摩擦能增大说明剪切裂缝增多,动能增大说明破坏剧烈,应变能增大说明更容易产生岩爆现象.

摘要： 本发明公开了一种基于能量分析的岩石材料损伤演化过程中特征应力确定方法，主要涉及岩石材料损伤演化中裂纹闭合应力、起裂应力、损伤应力。以耗能比‑轴向应变曲线上耗能比最小值为第1点作竖直线1，在轴向应力‑应变曲线外包络线上可找到岩石损伤应力；以该点沿着耗能比‑轴向应变曲线向左上方作直线1，直线1偏离耗能比‑轴向应变曲线的位置作竖直线2，对应轴向应力‑应变曲线外包络线上的交点为岩石起裂应力；以岩石起裂应力为第2点沿着轴向应力‑应变曲线外包络线，向坐标原点作直线2，偏离轴向应力‑应变曲线外包络线的位置，为岩石裂纹闭合应力。本发明方法可操作性强，更能减少人为主观性；且在操作过程和确定特征应力数量上更有优势。

摘要： 本发明提供了一种不同能量入射粒子辐照器件的缺陷演化仿真方法及系统，属于模拟仿真技术领域。所述方法包括：获取入射粒子辐射器件后产生的PKA的信息，对所述器件进行网格化处理，并获取每个网格中的所述PKA的信息；建模；利用分子动力学模拟方法进行PKA在器件中级联碰撞的微观损伤过程模拟；利用动力学蒙特卡罗方法进行缺陷演化模拟；S5，改变所述入射粒子的能量数值，重复上述步骤，获取不同入射粒子能量与所述器件中缺陷信息之间的关系。本发明采用不同模拟方法分别覆盖不同的时间尺度，模拟计算更为精确，模拟过程与实际情况更为贴合，模拟结果与实验数据也较为贴合，且计算法方法逻辑清晰，步骤简单且易于操作。

摘要： 本发明公开了一种基于应力‑应变曲线能量演化的页岩脆性评价方法，包括以下步骤：基于应力‑应变曲线能量演化，建立页岩脆性评价模型，根据所述页岩脆性评价模型，评价页岩的脆性。本发明克服了现有技术中只考虑了峰后应力‑应变状态对于岩体脆性的影响，未考虑峰前特性对岩体脆性的表征的缺陷；克服了现有技术中引入起裂应力参数，但由于起裂应力与起裂应变取值方法较复杂且取值精度低，导致工程应用难度大的缺陷。本发明参数取值方便，脆性指数计算结果与实验现象吻合，能够准确地反映岩石的脆性特征，体现不同岩样间脆性差异，为水力压裂提供重要的技术支撑。

摘要： 本发明一种侧压作用下基于能量演化的岩石拉伸破裂识别方法及应用，该方法包括步骤S1、进行岩石试样在不同侧压下的拉伸试验，获取岩石在不同侧压下的拉伸应力‑应变曲线；步骤S2、根据岩石在不同侧压下的拉伸应力‑应变曲线，计算岩石在不同侧压下的拉伸总能量，获得多组侧压与拉伸总能量数据；步骤S3、根据多组侧压与拉伸总能量数据推导出岩石拉伸破裂准则，根据准则得到拉伸总能量的计算值；当拉伸总能量的测量值小于计算值，则岩石未发生破裂；当拉伸总能量的测量值大于计算值，则岩石发生破裂。本发明为通过拉伸总能量判定岩石破裂提供一个对比基准，同时为工程岩体的稳定性控制和失稳预警提供理论依据。

摘要： 本发明涉及煤矿开采技术领域，提供一种基于裂隙和能量演化的锚杆支护效果评价方法，研究施加不同预紧力时锚固体在加载过程中的能量演化特征；根据锚固体模型模拟结果分析不同预紧力下锚固体的裂隙发育情况和变形破坏特征；并根据锚固体加载过程中的能量演化特征、裂隙发育情况、变形破坏特征建立预紧力‑能量‑锚固效果之间的关系评价锚杆支护效果。本发明从能量和微观角度对锚固体破坏进行分析，提出一种新的锚杆支护效果评价方法，解决了采用应力‑应变来描述锚固体变形破坏过程不能真实反应出锚固体的变形破坏规律的问题。

摘要： 本发明涉及的是基于裂纹扩展能量演化的页岩储层脆性测试装置及方法，其中基于裂纹扩展能量演化的页岩储层脆性测试装置包括围压加载系统、数据测试系统、页岩试样、裂缝扩展观测窗口，围压加载系统的可视化围压加载腔室设置页岩试样；透明有机玻璃板和金属垫块固定在页岩试样的上下表面构成裂缝扩展观测窗口；数据测试系统包括位移引伸计、应变片、液压传感器、微处理器，页岩试样从一个侧面向内切出初始裂纹，初始裂纹的端部设置流体注入孔，初始裂纹端部两侧设置安装槽，页岩试样设置于数据测试系统上，位移引伸计卡装在安装槽内，液压传感器安装在流体注入孔处。本发明能够通过裂缝扩展过程反映出的能量演化规律，对页岩脆性进行定量评价。

摘要： 本发明公开了一种含气煤岩组合结构力学行为及其能量演化的模拟方法，利用数值模拟研究不同煤岩组合结构的力学行为及其能量的动态演化，并根据组合结构中煤岩各自弹性能最大值获得岩石弹性能在组合结构中的能量占比，进一步明确煤岩能量传递及其相互影响机制，在此基础上可根据顶底板弹性能影响程度不同采取针对性顶底板处理措施，实现考虑顶板及底板弹性能的影响下的矿井动力灾害精准防控。

摘要： 本发明涉及的是基于裂纹扩展能量演化的页岩储层脆性测试装置及方法，其中基于裂纹扩展能量演化的页岩储层脆性测试装置包括围压加载系统、数据测试系统、页岩试样、裂缝扩展观测窗口，围压加载系统的可视化围压加载腔室设置页岩试样；透明有机玻璃板和金属垫块固定在页岩试样的上下表面构成裂缝扩展观测窗口；数据测试系统包括位移引伸计、应变片、液压传感器、微处理器，页岩试样从一个侧面向内切出初始裂纹，初始裂纹的端部设置流体注入孔，初始裂纹端部两侧设置安装槽，页岩试样设置于数据测试系统上，位移引伸计卡装在安装槽内，液压传感器安装在流体注入孔处。本发明能够通过裂缝扩展过程反映出的能量演化规律，对页岩脆性进行定量评价。

摘要： 本发明一种侧压作用下基于能量演化的岩石拉伸破裂识别方法及应用，该方法包括步骤S1、进行岩石试样在不同侧压下的拉伸试验，获取岩石在不同侧压下的拉伸应力‑应变曲线；步骤S2、根据岩石在不同侧压下的拉伸应力‑应变曲线，计算岩石在不同侧压下的拉伸总能量，获得多组侧压与拉伸总能量数据；步骤S3、根据多组侧压与拉伸总能量数据推导出岩石拉伸破裂准则，根据准则得到拉伸总能量的计算值；当拉伸总能量的测量值小于计算值，则岩石未发生破裂；当拉伸总能量的测量值大于计算值，则岩石发生破裂。本发明为通过拉伸总能量判定岩石破裂提供一个对比基准，同时为工程岩体的稳定性控制和失稳预警提供理论依据。

摘要： 基于能量演化的页岩脆性指数评价方法，包括：步骤1：制作圆柱体页岩岩样；步骤2：将岩样安装在岩石三轴试验系统中，设定围压，对岩样开展单轴、三轴试验；步骤3：根据岩样的单轴、三轴压缩试验数据，绘制相应的应力应变曲线；步骤4：重复步骤2～3，绘制不同围压下的单轴、三轴应力应变曲线；步骤5：基于应力应变曲线，分析页岩的能量演化过程，计算各部分能量；步骤6：基于峰前能量演化计算峰前脆性指数；步骤7：基于峰后能量演化计算峰后脆性指数；步骤8：对峰前脆性指数和峰后脆性指数采用乘法合成方法，得出页岩脆性评价指数。本发明能有效地描述页岩峰值前后力学特性的变化规律，为岩石脆性的定量评价提供了一条新思路。