JW
Jianxiang Wang
Author with expertise in Landslide Hazards and Risk Assessment
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(17% Open Access)
Cited by:
316
h-index:
20
/
i10-index:
33
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Effects of strain rate and bedding on shale fracture mechanisms

Jidong Jin et al.May 24, 2024
Anisotropic shale is commonly distributed in nature and undergoes both dynamic compressive and tensile load in geological engineering. In this article, the coupling effects of strain rate and bedding structures on the fracture mechanisms of shale are investigated using a split Hopkinson pressure bar (SHPB) system. The tension-compression comparative study is conducted. The Brazilian disc method is modified, and a unified strain rate measurement method is established to comprehensively analyze shale's fracture-related properties, including moduli, strength and energy dissipation. The results indicate that the energy dissipated by shale fracture is strongly related to its strength. The strain rate and bedding affect the anisotropic strength and dissipated energy by changing the crack density and crack propagation mode. At low or medium strain rates, the bedding orientation of shale determines the direction of crack propagation. However, at high strain rates, microcracks in different directions are widely activated in the shale, which increases the fracture degree and decreases the difference in fracture toughness between the shale's matrix and bedding planes. This also leads to a decrease in anisotropy and causes the bedding planes to lose control over the direction of crack propagation. Additionally, the dynamic tensile strength of shale increases faster than the compressive one with the strain rate, leading to a reduction in the proportion of tensile failure under impact load. Based on the experimental findings, a new anisotropic damage constitutive model is developed to characterize the dynamic properties of shale. This model reflects the anisotropic damage evolution behaviors and aligns well with experimental results, offering a theoretical foundation for predicting shale's dynamic fracture behavior. In addition to shale, the developed experimental methods and theoretical models can also be applied to the fracture analysis of other brittle transversely isotropic materials.
0
Paper
Citation1
0
Save
0

Experimental Study on Working and Mechanical Properties of Geopolymer Modified Clay

Jianhua Li et al.Jun 1, 2024
In order to promote the implementation of China's "carbon peak in 2030, carbon neutrality in 2060" strategic goals and promote the construction industry towards the direction of low-carbon, energy saving and environmental protection, it is urgent to develop green energy saving and ecological environmental protection curing agent that can effectively replace cement/lime for residue treatment. Geopolymers are considered to be ideal substitutes for traditional curing agents. In order to study the work and mechanical properties of geopolymer modified clay, the slump and initial setting time of geopolymer modified clay were studied, and the effect of geopolymer content on the mechanical properties of geopolymer modified clay was studied. The results show that: (1) When the water content is 12.5%, slump performance is the best; (2) When the content of retarder is 2.3%, the initial setting time of the material meets the requirements, and when the content of retarder is more than 2.3%, the retarding effect is not significantly enhanced after increasing the content of retarder. (3) Geopolymer can significantly improve the compressive strength of clay. When the content of geopolymer in clay is 50%, the compressive strength of geopolymer modified clay is the best. The compressive strength of geopolymer clay was higher in the early stage and decreased slightly in the later stage. The research results in this paper can provide a theoretical basis for the application of geopolymer modified clay.