Published December 12, 2023 | Version v1
Publication Open

Influence of dynamic load and water on energy accumulation and dissipation in sandstone

Creators

  • 1. Hebei Science and Technology Department
  • 2. Guangzhou Urban Planning Survey & Design Institute
  • 3. Tsinghua University
  • 4. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering
  • 5. Belarusian National Technical University

Description

Abstract In various engineering projects such as mineral extraction, hydropower resource utilization, railway construction, and geological hazard mitigation, rock engineering is often encountered. Furthermore, dynamic loads and moisture content exert notable influence on the energy transformation processes within rocks. Yet, the specific interplay of dynamic loading and water's impact on the energy conversion mechanism within the sandstone remains unexplored. To address this gap, this study conducted impact loading experiments on sandstone, elucidating the rock's mechanical response under these conditions and unraveling the underlying energy conversion mechanisms. It was observed that the strength of sandstone exhibits a direct correlation with impact velocity. Moreover, employing energy calculation principles, we established a connection between moisture content and the sandstone's internal energy conversion properties. The study also delved into the microscopic fracture mechanisms within the sandstone, ultimately concluding that both water content and dynamic loading have a significant impact on these microscopic fracture mechanisms.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في العديد من المشاريع الهندسية مثل استخراج المعادن، واستخدام موارد الطاقة الكهرومائية، وبناء السكك الحديدية، والتخفيف من المخاطر الجيولوجية، غالبًا ما تواجه هندسة الصخور. علاوة على ذلك، تمارس الأحمال الديناميكية ومحتوى الرطوبة تأثيرًا ملحوظًا على عمليات تحويل الطاقة داخل الصخور. ومع ذلك، فإن التفاعل المحدد للتحميل الديناميكي وتأثير المياه على آلية تحويل الطاقة داخل الحجر الرملي لا يزال غير مستكشف. لمعالجة هذه الفجوة، أجرت هذه الدراسة تجارب تحميل تأثير على الحجر الرملي، وتوضيح الاستجابة الميكانيكية للصخور في ظل هذه الظروف وكشف آليات تحويل الطاقة الأساسية. لوحظ أن قوة الحجر الرملي تظهر ارتباطًا مباشرًا مع سرعة الاصطدام. علاوة على ذلك، باستخدام مبادئ حساب الطاقة، أنشأنا صلة بين محتوى الرطوبة وخصائص تحويل الطاقة الداخلية للحجر الرملي. تعمقت الدراسة أيضًا في آليات الكسر المجهري داخل الحجر الرملي، وخلصت في النهاية إلى أن كل من المحتوى المائي والتحميل الديناميكي لهما تأثير كبير على آليات الكسر المجهري هذه.

Translated Description (French)

Résumé Dans divers projets d'ingénierie tels que l'extraction de minéraux, l'utilisation des ressources hydroélectriques, la construction de chemins de fer et l'atténuation des risques géologiques, l'ingénierie des roches est souvent rencontrée. En outre, les charges dynamiques et la teneur en humidité exercent une influence notable sur les processus de transformation de l'énergie dans les roches. Pourtant, l'interaction spécifique de la charge dynamique et de l'impact de l'eau sur le mécanisme de conversion d'énergie dans le grès reste inexplorée. Pour combler cette lacune, cette étude a mené des expériences de chargement par impact sur le grès, élucidant la réponse mécanique de la roche dans ces conditions et démêlant les mécanismes de conversion d'énergie sous-jacents. Il a été observé que la résistance du grès présente une corrélation directe avec la vitesse d'impact. De plus, en utilisant des principes de calcul de l'énergie, nous avons établi un lien entre la teneur en humidité et les propriétés de conversion d'énergie interne du grès. L'étude s'est également penchée sur les mécanismes de fracture microscopiques dans le grès, concluant finalement que la teneur en eau et la charge dynamique ont un impact significatif sur ces mécanismes de fracture microscopiques.

Translated Description (Spanish)

Resumen En varios proyectos de ingeniería, como la extracción de minerales, la utilización de recursos hidroeléctricos, la construcción de ferrocarriles y la mitigación de riesgos geológicos, a menudo se encuentra ingeniería de rocas. Además, las cargas dinámicas y el contenido de humedad ejercen una influencia notable en los procesos de transformación de energía dentro de las rocas. Sin embargo, la interacción específica de la carga dinámica y el impacto del agua en el mecanismo de conversión de energía dentro de la arenisca sigue sin explorarse. Para abordar esta brecha, este estudio realizó experimentos de carga de impacto en arenisca, dilucidando la respuesta mecánica de la roca en estas condiciones y desentrañando los mecanismos subyacentes de conversión de energía. Se observó que la resistencia de la arenisca exhibe una correlación directa con la velocidad de impacto. Además, empleando principios de cálculo de energía, establecimos una conexión entre el contenido de humedad y las propiedades internas de conversión de energía de la arenisca. El estudio también profundizó en los mecanismos microscópicos de fractura dentro de la arenisca, concluyendo finalmente que tanto el contenido de agua como la carga dinámica tienen un impacto significativo en estos mecanismos microscópicos de fractura.

Files

s41598-023-49319-3.pdf.pdf

Files (6.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9d43a3fa50f86151adf81f8fdc491bb6
6.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الحمل الديناميكي والمياه على تراكم الطاقة وتبديدها في الحجر الرملي
Translated title (French)
Influence de la charge dynamique et de l'eau sur l'accumulation et la dissipation d'énergie dans le grès
Translated title (Spanish)
Influencia de la carga dinámica y el agua en la acumulación y disipación de energía en la arenisca

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389627624
DOI
10.1038/s41598-023-49319-3

Is supplement to
https://openalex.org/W4379984126 (Other)
https://openalex.org/W4293224283 (Other)
https://openalex.org/W2616259412 (Other)
https://openalex.org/W2604696140 (Other)
https://openalex.org/W2538191543 (Other)
https://openalex.org/W2370970070 (Other)
https://openalex.org/W2350340797 (Other)
https://openalex.org/W2347486132 (Other)
https://openalex.org/W2316789606 (Other)
https://openalex.org/W2164519911 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W2309098245
  • https://openalex.org/W2342957425
  • https://openalex.org/W2480326268
  • https://openalex.org/W2574788205
  • https://openalex.org/W2607284302
  • https://openalex.org/W2809253845
  • https://openalex.org/W2906742982
  • https://openalex.org/W2967732604
  • https://openalex.org/W2981474921
  • https://openalex.org/W2997174672
  • https://openalex.org/W3016120442
  • https://openalex.org/W3027316147
  • https://openalex.org/W3040562660
  • https://openalex.org/W3042235175
  • https://openalex.org/W3043077312
  • https://openalex.org/W3044014049
  • https://openalex.org/W3085023001
  • https://openalex.org/W3101496433
  • https://openalex.org/W3128280791
  • https://openalex.org/W3150452895
  • https://openalex.org/W3161344981
  • https://openalex.org/W3192643676
  • https://openalex.org/W3199416109
  • https://openalex.org/W3208407561
  • https://openalex.org/W4205484185
  • https://openalex.org/W4210368136
  • https://openalex.org/W4210402600
  • https://openalex.org/W4220749901
  • https://openalex.org/W4225408450
  • https://openalex.org/W4281666817
  • https://openalex.org/W4283574442
  • https://openalex.org/W4297142650
  • https://openalex.org/W4306664314
  • https://openalex.org/W4309581522
  • https://openalex.org/W4313389239
  • https://openalex.org/W4317743506
  • https://openalex.org/W4322503416
  • https://openalex.org/W4327814645
  • https://openalex.org/W4364360594
  • https://openalex.org/W4366775404
  • https://openalex.org/W4378981859
  • https://openalex.org/W4379471100
  • https://openalex.org/W4380318477