微波照射下玄武岩中产生裂纹原因的研究

通过对玄武岩试件进行一定条件下微波照射以及CT扫描试验,研究微波照射下岩石中产生裂纹的宏观和细观特征,并利用商业软件ANYSYS12.0进行数值模拟,揭示出产生裂纹的原因。基于有限元法和宏观、细观试验所得到的微波照射下玄武岩试件中产生裂纹的原因完全一致。     

微波照射对玄武岩强度的影响分析

微波辅助破岩技术可以降低岩石强度,提高破岩效率。利用ANSYS有限元软件对微波照射下玄武岩的升温效应和热应力分布进行了仿真模拟,通过改变微波照射强度和时间,获得了玄武岩试样在不同情况下的升温效应和热应力分布规律。     

微波照射方式对玄武岩损伤特性影响研究

为了实现微波加热岩石时以较低的能量消耗达到较好的损伤效果,基于微波照射后岩石损伤特性的相关理论,对比分析了5种加热方式对玄武岩试件的损伤特性的影响。结果表明:在同样能量消耗的条件下,采用"间断照射+间断区间喷水冷却"的方式照射时玄武岩试件损伤程度更大,为微波辅助机械破岩技术走向实际工程提供借鉴和参考。     

微波照射玄武岩引起强度劣化试验研究

在一定微波参数下,对玄武岩试件进行微波照射,使其产生初始损伤,再在常温水中进行冷却处理以加剧内部损伤。以超声波检测试验为辅,得到照射前后的纵波波速;以单轴抗压试验为主,得到照射前后的抗压强度。基于能量理论和脆性断裂的微观机制,由试验结果对比分析,得出微波照射不仅能弱化岩石强度,起到辅助破岩的功效,还能有效减小在破岩过程中岩爆发生的频数和烈度的结论。     

微波照射下玄武岩冲击破碎特性研究

为了研究微波照射和动态冲击荷载下玄武岩的破碎损伤特性,基于分形理论,利用微波发射装置和SHPB霍普金森动态试验装置,通过收集玄武岩碎块进行颗粒筛分,试验研究微波照射后玄武岩破碎特性变化规律。结果表明:采用分形维数可定量描述玄武岩岩样的破碎程度;在1300W微波功率照射后和0. 4MPa冲击气压作用下岩石破碎程度更大,为微波辅助机械破岩提供借鉴和参考。     

尺寸效应对煤层冲击倾向性测试结果的影响

为研究岩石尺寸效应对冲击倾向性测试结果的影响,进行了高径比相同,直径区间为25~75mm的细砂岩试件的单轴抗压强度试验和颗粒流模拟分析。试验结果表明:小尺寸试件抗压强度较低,声发射产生时间较早、数量较多,峰前积聚能量较小;峰后为塑性失稳、劈裂破坏,能量释放速度较慢,冲击能量指数较小,冲击倾向性较弱;大尺寸试件抗压强度较高,声发射事件数量较少,并且主要集中在极限载荷附近,峰前积聚能量较大,峰后为脆性失稳、剪切破坏,能量迅速释放,冲击能量指数较大,有较强的冲击倾向性;得到了不同尺寸试件的冲击能量指数修正系数,减小了尺寸效应对冲击倾向性测试结果的影响。     

矿物尺寸对微波照射辅助解离效果影响研究

采用有限元—离散元耦合方法,对黄铁矿和方解石组成的单颗粒矿物进行微波照射数值模拟.在提出解离率的基础上,研究黄铁矿尺寸对微波照射效果的影响.分析了矿物内电场、温度、裂纹及解离率的演化分布的情况.研究结果表明,相同微波功率照射下,黄铁矿尺寸越大,矿石模型内部电场强度越小,产生的温度也越高;相同照射时刻,矿物内裂纹数目均随...     

点荷载作用下基于声发射监测的岩石加载试验数值模拟

利用RFPA2D对5种尺寸的岩石试件进行点荷载加载数值模拟,从声发射及受载端应力方面分析了点荷载作用下影响岩样试验的有关问题,结果表明:岩样试件在点荷载的作用下,其端部压应力效应对高径比为1∶1¹∶2之间的岩体试验影响不大,否则,端部压应力破坏效应明显,影响试验结果。     

尺寸效应与试验机精度对测定树脂浇铸体压缩性能试验方法的影响

针对树脂浇筑体压缩性能试验进行理论分析,基于混凝土强度尺寸效应及相应规范,对尺寸效应以及试验机精度两个参数进行理论计算分析,并得到以下结论:当试验仪器精度足够时,为避免尺寸效应的影响,应严格按照规范尺寸制作试件;当试验仪器精度不够时,可以成比例扩大试件尺寸,以满足精度的要求。     

不同尺寸岩石在点荷载作用下应力记忆效应的数值模拟

利用岩石破裂过程数值模拟软件RFPA2D对5种高宽比岩石试件进行了点荷载循环加载模拟试验。试验结果表明,岩石试件进行点荷载试验具有尺寸效应。岩石试样高×宽为100mm×50mm时,岩石对点荷载作用的应力记忆效应最明显,与实验室试验的结果一致。     

岩石准静态和动态冲击试验及尺寸效应研究

为了研究尺寸效应对材料力学性能的影响,利用MTS(材料试验系统)和SHPB(分离式霍普金森压杆)试验装置,对不同长径比石灰岩试件进行了准静态和动态冲击压缩试验.试验结果表明:准静态加载条件下,岩石试件的强度随长径比的增大而减小;而动态冲击条件下,试件长径比对强度的影响存在一个临界值.长径比低于临界值,强度随长径比的增大而减小;长径比高于临界值,强度随长径比的增大而增大.对于高于临界长径比的岩石试件,存在临界加载速度,低于临界加载速度,静态尺寸效应占主导地位;高于临界加载速度,动态尺寸效应占主导地位.     

基于微波辐射与循环冲击的磁铁石英岩能耗特征分析

为探究深部开采中微波辅助破岩能量耗散规律,以磁铁石英岩为研究对象,采用微波照射与带围压装置的 SHPB相结合的方法,进行不同围压条件下的循环冲击试验,分析不同微波参数辐射试件破碎的能耗特征.研究结果表明:与未经微波辐射试件相比,微波损伤后的试件,在围压及冲击荷载的共同作用下,试件波阻抗波动较大,导致受高功率、短时间的微波参数 M１试件在围压２ MPa、４ MPa和受低功率、长时间微波参数的 M２试件在围压６ MPa时,试件的能量占比随冲 击 次 数 波 动 较 大;未 经 微 波 辐 射、受 微 波 参 数M１及受微波参数 M２的试件分别在围压６MPa、６MPa和４MPa时,其破碎能耗最小;受微波辐射试件的耗散能远小于未经微波辐射试件的耗散能,且两种微波参数辐射试件的 P波波速大小与其能耗成反比,故在微波辅助破岩实际应用中,应选择合适的微波参数.     

微波照射后花岗岩裂纹扩展规律试验研究

硬岩裂隙的形成和扩展规律是研究岩石损伤机理的重要内容。为了探究微波照射下,岩石裂隙的扩展规律,为微波辅助破岩技术提供理论依据,利用扫描电镜(SEM)设备对花岗岩试件在微波照射及单轴抗压强度测试后进行扫描观测,分析岩石断口的形貌、裂纹的类型及断裂模型。结果表明：高功率微波照射后,试件表面出现颜色变化,并伴随有张拉裂纹出现,在压缩试验后,试件上部结构呈粉末状破碎|SEM设备观测下花岗岩断口形貌特征主要为平坦面状和条纹状断裂|花岗岩的裂纹类型主要为张拉裂纹和压剪裂纹|花岗岩的断裂模型主要为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加。     

胶结充填体抗压强度尺寸效应的试验研究

尺寸变化会影响材料的力学性能参数,充填体作为一种类混凝土材料,其立方体试件的单轴抗压强度具有显著的尺寸效应。保证灰砂比、料浆浓度和养护龄期等条件一致,研究尺寸变化对胶结充填体单轴抗压强度的影响并结合VIC-3D全场应变测量系统对充填体试件的破裂演化过程进行监测。结果表明:胶结充填体的单轴抗压强度随着立方体试件尺寸的增大而逐渐减小,减少近一半,试件的峰值应变随着尺寸的增大而逐渐减小,并稳定在0.9%附近,弹性模量和变形模量随着尺寸的增大而逐渐增大;引入尺寸效应度对试件峰值强度的尺寸效应进行定量分析,尺寸为200 mm的试件的尺寸效应度达到了54%;尺寸较小的试块破坏时表面出现多条裂纹,随着试件尺寸的增大,试件破坏时表面出现显著的宏观破坏带,尺寸较大的试块在达到峰值强度时,局部区域发生严重的损伤断裂,大部分区域并未发生明显的应变变化。     

基于尺寸效应的红砂岩点荷载强度试验研究

以云南武定南华采石场的红砂岩为研究对象,制备不同尺寸的岩心样,利用自行研制的便携式点荷载仪进行点荷载轴向试验、径向试验,并结合单轴压缩试验,分析尺寸效应对规则岩心样点荷载强度的影响以及点荷载强度与单轴抗压强度的关系.试验结果表明:点荷载强度具有明显的尺寸效应,在不同试验方式下,试件直径和厚度对点荷载强度值的影响不同;分析了形状系数与点荷载强度的关系,并提出不同试验方式下形状系数的建议取值范围;获得云南武定地区红砂岩点荷载强度和单轴抗压强度之间的经验转换公式,以期为该地区的工程应用提供参考.     

微波照射下层理矿石破碎的能耗与粒度研究

在矿山的矿石破碎过程中,存在着能耗巨大的弊端,严重阻碍了企业的绿色发展。利用落锤冲击破碎试验,结合微波加热技术,针对含层理面的矿石试件进行冲击破碎试验,并基于岩石剪切破坏角的Coulomb准则,对未经微波照射与经微波照射下,含不同层理倾角矿石的吸收能及碎屑块度分布情况进行了研究。研究表明,随着层理倾角的增大,矿石吸收能呈先降低后增大的趋势,当倾角为90°时,吸收能存在最小值;经微波加热处理后的矿石吸收能E_(WJL)低于未经微波处理的矿石吸收能E_(JL),且在10°～20°时,E_(JL)-E_(WJL)值最大。随着层理倾角的增大,矿石破碎后的平均块度呈逐渐减小趋势,破碎程度加重;经微波预处理后,矿石的平均块度显著降低,破碎程度最高;因冲击破碎后的碎屑尺寸影响,矿石的平均块度与分形维数相关性较弱。研究成果对于矿石破碎中的能耗控制具有一定参考价值。     

微波照射后花岗岩裂纹扩展规律试验研究

硬岩裂隙的形成和扩展规律是研究岩石损伤机理的重要内容。为了探究微波照射下，岩石裂隙的扩展规律，为微波辅助破岩技术提供理论依据，利用扫描电镜(SEM)设备对花岗岩试件在微波照射及单轴抗压强度测试后进行扫描观测，分析岩石断口的形貌、裂纹的类型及断裂模型。结果表明：高功率微波照射后，试件表面出现颜色变化，并伴随有张拉裂纹出现，在压缩试验后，试件上部结构呈粉末状破碎|SEM设备观测下花岗岩断口形貌特征主要为平坦面状和条纹状断裂|花岗岩的裂纹类型主要为张拉裂纹和压剪裂纹|花岗岩的断裂模型主要为沿晶断裂、穿晶断裂以及两者叠加。     

不同高径比岩石单轴抗压强度尺寸效应试验研究

尺寸效应是影响岩石单轴抗压强度的重要因素,本次制备了花岗岩和灰岩两类硬岩试件进行室内单轴抗压强度试验,通过数据采集、整理、分析,开展了4种不同高径比岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究。结果表明:随着高径比的增大,岩石单轴抗压强度呈现先减小后增大并趋于稳定的规律,其破裂形式也由复杂劈裂破坏向剪切破坏转变。试验成果丰富了岩石强度尺寸效应的基础数据,并为实际工程中岩石力学数据分析和参数选用提供了参考。     

尺寸与形状效应下煤岩组合体力学特性与声发射特征分析北大核心

为研究尺寸与形状效应下煤岩组合体力学特性和声发射特征的影响规律,对不同尺寸、不同形状的煤岩组合体试件进行单轴压缩试验,利用声发射系统记录不同承载阶段试件内部声发射的振铃计数和能量演化。结果表明:煤岩组合体的强度介于纯煤、纯岩两者的强度之间,纯岩、纯煤、煤岩组合体试件的峰值强度分别为30.3、5.7、9.7 MPa;圆柱组合体和立方组合体的峰值强度都随着宽高比的减小而不断降低,最大降幅分别为52.68%、59.21%;试件声发射振铃计数与能量表现出一致的规律性,均表现出与试件应力同步变化的趋势;圆柱组合体最大振铃计数的出现提前于最大应力值的出现,而立方组合体最大振铃计数滞后于最大应力值的出现。     

玄武岩纤维对新型陶粒混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对陶粒混凝土性能的影响,制作了立方体试件、抗折试件和棱柱体试件,测得不同玄武岩纤维掺量下的吸水率和软化系数,7 d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度,28 d抗折强度、轴心抗压强度及静弹性模量。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,各组软化系数均大于0.85;各龄期下的抗压强度在玄武岩纤维掺量为0时上下波动;7 d、14 d、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势;立方体抗压强度、轴心抗压强度和静弹性模量变化规律基本一致。基于本试验和相关论文中的立方体抗压强度和轴心抗压强度数据进行线性拟合,建立了陶粒混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度间的经验公式。