冻融循环条件下岩石物理力学指标相关性分析

为了得到冻融循环条件下岩石强度指标与物理指标的关系,在室内实验和理论分析的基础上,建立了冻融循环过程中岩石抗压、抗剪强度力学指标与纵波波速、孔隙率物理指标的关系。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石的孔隙率增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力降低;冻融循环条件下粗砂岩的孔隙率、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力之间具有良好的相关性。通过测量经历不同冻融次数的岩石的孔隙率和纵波波速,较好地反映出冻融循环过程中岩石强度的衰减关系。     

冻融循环对风化花岗岩物理特性影响的实验研究

在冻结温度为-40 ℃,融化温度20 ℃的环境下对风化花岗岩进行0,10,20,30次冻融循环实验;并对岩样进行室温下岩芯核磁共振和常规单轴压缩实验,得到冻融循环后岩石的孔隙度、孔隙分布和单轴抗压强度,孔隙度与循环次数拟合多项式。实验结果表明：冻融循环后风化花岗岩饱和水状态下的质量均会增加;岩石内部的孔隙分布发生了明显变化;中小尺寸的孔隙数量增加且随循环次数增加而增长;花岗岩强度明显降低,冻融系数和单轴抗压强度随循环次数的增加而减小,弹性模量有所降低。最后利用损伤力学原理对岩样进行冻融损伤分析,得到有效应力与孔隙度表达式,为研究寒区岩体工程损伤破坏机理和稳定性评价提供参考数据。     

冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究

高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用,引起岩体结构损伤和强度弱化,对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料,其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制,制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样,进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明：①冻融前,随着水灰比的增大,试样初始孔隙率增大、密度降低,进而导致其波速下降;冻融过程中,波速随着冻融次数的增加而减小,且水灰比越大,波速损失率越高。②随着水灰比增大,类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象;当水灰比为0.325~0.35时,类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加,应力应变曲线趋于扁平化,试样由脆性逐渐向延性转化,且水灰比越大,试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。     

不同初始饱和度红砂岩冻融后物理力学性质研究

对不同初始饱和度红砂岩冻融循环前后进行物理及力学试验研究,探讨初始饱和度对红砂岩冻融损伤的影响。本文设定红砂岩试样初始饱和度为20%、40%、60%、80%、100%,冻融次数设定为20次,对冻融前后试样分别测定质量、纵波波速以及进行单轴压缩试验。试验结果表明:(1)冻融后不同初始饱和度红砂岩的物理性质发生变化,纵波波速降低、质量损失率增大,但变化程度不同;(2)随饱和度的增大,试样经冻融后峰值强度和弹性模量均呈降低趋势,但只有饱和度>60%时,降低趋势较明显;(3)随饱和度增大,试样冻融系数逐渐减小。本文研究为寒区边坡工程治理、地下工程建设以及岩土地质灾害监测与治理提供理论依据和试验基础。     

冻融循环条件下花岗斑岩物理性质的试验研究

通过模拟高寒地区的自然条件,将采自西藏昌都地区的花岗斑岩进行了30次冻融循环试验,每冻融循环10次,测量试样几何尺寸、重量、波速,并取出部分试样做饱和单轴抗压强度试验和巴西法抗拉强度试验。通过对采集数据的分析、总结,得出结论:冻融循环引起试样质量变化较小,饱水试样纵波随冻融循环次数先减后增,弹性模量、泊松比呈现增大趋势,而试样单轴抗压和抗拉强度降低,但随着冻融次数的增加,降低程度均有所减缓。     

冻融循环和含水率对砂岩单轴抗压强度的影响

为研究冻融循环条件下含水率对深部砂岩强度的影响,采用WDT-100试验机进行了在不同含水率下砂岩经历0,3,6,10,20,40次冻融循环后的单轴抗压试验。试验结果表明:相同冻融循环次数下,随着含水率的增大,砂岩单轴抗压强度近似成线性减小的趋势,经历20次冻融循环后单轴强度减幅高达42%;相同含水率下,随着冻融循环次数的增多,砂岩单轴抗压强度呈幂函数减小的趋势,最后趋于稳定;通过定义单轴强度影响系数得出冻融循环次数是影响砂岩单轴抗压强度的主要因素,含水率为次要因素。     

岩石与岩体性质的相关性研究

为了解岩石性质与岩体性质的相关性,通过对阳泉矿区的岩石和岩体进行测试,研究了岩石强度与岩体强度、岩石波速与岩体波速的相关性。结果表明,岩石单轴抗压强度与岩体强度具有相似的变化趋势,并且具有显著的线性变化关系,经过拟合后的公式可以较准确地进行岩石抗压强度与岩体强度的换算。岩石的波速均大于岩体的波速,通过比例系数K表示岩体波速与岩石波速的变化关系,发现不同岩石的比例系数并不相同,并且有较大差异,岩体的波速越接近岩石的波速,说明岩体越完整。     

冻融作用对边坡泥质粉砂岩岩体质量与强度的影响

为探究冻融作用对边坡泥质粉砂岩岩体质量与强度的影响规律,对白砺滩露天煤矿南帮边坡泥质粉砂岩开展冻结温度为-20℃、融解温度为20℃、冻融循环为40次的试验研究,并对岩体强度参数进行计算,评价经历不同冻融次数后岩体的质量。结果表明:冻融作用对岩体强度参数、质量均产生重要影响,经历10,20,30,40次冻融循环后,饱水泥质粉砂岩岩体的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角分别由未冻融时的29.62 MPa、1.92 MPa、2.26 GPa、0.30 MPa和45.64°下降到20.33 MPa、1.31 MPa、1.87 GPa、0.21 MPa和32.41。,降低幅度分别为31.36%、31.77%、17.26%、30%和28.99%,BQ值由未冻融时的453.8分别下降到401.4,360.7,340.2和302.7;经历30次冻融循环后对应的岩体基本质量级别由未冻融时的Ⅲ级下降为Ⅳ级。     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换,推荐了岩体抗剪强度边坡稳定性计算取用值.     

高寒作用下边坡稳定性系数研究

针对冻融作用下边坡稳定性研究的问题，以影响边坡稳定性的土体、岩体为研究对象，对土体进行不同冻融温度、不同冻融次数的试验研究，对岩体进行相同冻融温度、不同冻融次数的试验研究。通过试验可得：冻融作用下，土体抗剪强度总体趋势为黏聚力逐渐减小，摩擦角逐渐增大，岩体破坏是从上部节理裂隙处开始萌生裂纹，不断扩展并贯通的结果。以西元模型为基础，建立了冻融损伤的蠕变本构方程，可获得不同冻融次数作用下岩体抗剪强度指标，代入摩尔—库仑本构模型，获得相应的边坡稳定性安全系数。     

基于PLS法岩体边坡抗剪参数确定及稳定性分析

对于岩体抗剪强度的确定,采用偏最小二乘(PLS)法,以岩体基本参数点荷载强度、孔隙率、天然密度为基础,进行主元相关性提取分析。然后将自变量和因变量高维数据空间投影到相应低维特征空间,并将多元回归问题转化为若干一元回归问题,可更好地适用于样本数较少而因变量数较多的参数回归分析。针对实际边坡分析,通过PLS法确定的岩体抗剪强度参数,以弹塑性破坏为准则计算边坡的破裂形态,FLAC3D强度折减法计算边坡的安全系数。并与原勘察报告提供的岩体抗剪强度参数计算边坡破裂形态和安全系数相比较,不管从剪切破裂面分布特征,还是安全系数大小,PLS法确定的岩体抗剪参数,都能更好地反映实际岩体边坡的破裂形态和安全状态。因此PLS法确定岩体抗剪强度参数可直接用于评价边坡的稳定状态,可以作为岩体力学参数拟合的一种有效方法。     

不同加载方式下层理对砂岩力学特征的影响分析

为了研究层理对砂岩物理力学特征的影响,以布尔台煤矿5-2煤基本顶粉砂岩为研究对象,对其进行了直接拉伸、直接剪切和单轴压缩试验,分析了层理对其纵波波速、抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、弹性模量及峰值应变的影响。试验结果表明:层理对抗压强度、残余剪切强度基本没有影响,但是对抗拉强度、峰值应变(拉伸)、抗剪强度、弹性模量、峰值应变(单轴)和纵波波速等有显著的影响;抗拉强度、峰值应变(拉伸)、抗剪强度、弹性模量、峰值应变(单轴)及纵波波速分别降低了31.6%、33.2%、33.9%、33.3%、42.7%、8.4%。     

冻融作用对黄砂岩声发射特征影响的试验研究

为研究冻融作用对岩石孔隙率、抗压强度与声发射特征的影响规律,对在-20℃～20℃的温度区间经历40次冻融循环的黄砂岩开展冻融损伤后的单轴压缩力学和声发射试验。结果表明:黄砂岩在经历0～15次冻融循环过程中,孔隙率与冻融周期呈正相关,单次冻融使砂岩孔隙率增加0.07%～0.08%,超过15次冻融循环后,试件的孔隙率的增加速率逐渐降低并趋于0。黄砂岩抗压强度与冻融周期基本呈负相关,单次冻融使其抗压强度降低0.8%左右;声发射振铃累积数随冻融周期的增加而降低,但其降低速率与冻融周期数呈非线性关系,经历20次、40次冻融循环后,声发射振铃累积数分别较未经历冻融循环的岩石降低约50%和70%。研究成果可为寒区边坡岩体强度参数计算与稳定性分析提供参考。     

齐大山铁矿露天边坡岩体力学参数确定

为分析齐大山铁矿东帮局部边坡稳定性,需获取边坡岩体力学参数.通过室内岩石力学试验得到3种岩性自然及饱水条件下的单轴抗压强度和抗剪强度,自然条件下的抗拉强度、弹性模量以及泊松比.综合Hoek-Brown法、费森科法及经验折减法对测得的边坡岩石力学参数进行折减,得出合理、准确的岩体力学参数.     

类岩石锚固体单轴抗压强度与声波波速的相关性

类岩石锚固体声波波速与其强度特性的研究较少,针对类岩石锚固体试样制作的特殊性,结合室内单轴压缩试验,利用声波测试技术分析类岩石锚固体单轴抗压强度与声波波速的关系特点.无论标准试样有无锚固或相似原料配比变化,纵波波速增大,单轴抗压强度也相应随着增大.锚杆轴向布置和横向布置均能提高试样的单轴抗压强度,但提高的幅度很相近,这可以通过两种加锚方向的试样纵波波速变化不大来反映.对比类岩石锚固体试样单轴抗压强度随试样密度和纵波波速的变化关系,纵波波速的影响更显著.     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换，最后推荐了适用于该露天采矿场边坡岩体抗剪强度稳定性计算取用值。     

冻融作用下德尔尼铜矿边坡滑坡的演化机制

以德尔尼铜矿北帮边坡滑坡为研究对象,选取岩性、抗压强度、含水率、风化程度、冻结温度以及冻融次数为冻融作用影响因素,以不同冻融时间周期海量点荷载试验数据为真实值,应用混沌神经网络对冻融作用下岩体的物理力学性质进行分析研究,并通过反演分析、稳定性计算进行验证;以冻融作用对岩体强度的劣化及水冰相变引起的岩体裂隙扩展为切入点,结合滑坡体空间形态信息、爆破卸荷作用、上覆岩层压力导致的非均匀变形,分析冻融作用下滑坡的演化机制。结果表明:冻融作用下滑坡的演化机制主要在于岩体强度的劣化、水冰相变过程对岩体裂隙扩张的影响以及爆破卸荷的加剧作用。     

浅论测取岩体强度的方法

岩体强度是矿山压力和边坡稳定性等研究中的重要因素之一。目前,我国通常用三种方法测取岩体强度指标,即现场大型岩体力学性能试验,大型不规则试块试验和小试块室内抗剪试验。近年来,在水电工程和边坡稳定性计算中,常采用现场大型岩体力学性能试验指标,有时也采用现场不规则试块试验指标,或者两者兼用。此外,用室内小试块三轴试验、单轴试验所获得的指标,除了弹性模量和波桑系数用于有限元的计算中外,一般都不采用。     

冻融作用下季冻区黏土力学性能试验研究

为研究季冻区路基土在不同冻融次数下的力学性能,以哈尔滨某路基施工现场路基黏土为试验对象,通过直剪试验以及无侧限抗压强度试验,得到了不同冻融循环次数对于季冻区黏土的抗剪强度以及无侧限抗压强度的影响规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,季冻区黏土的黏聚力降低、内摩擦角增大、无侧限抗压强度逐渐降低。     

巴顿结构面抗剪强度公式在马来西亚沐若水电站的运用

利用回弹仪测取结构面的硬度,估算其单轴抗压强度JCS;利用钢卷尺测算结构面的起伏度,估算其粗糙度JRC;运用Barton提出的结构面抗剪强度公式计算出沐若水电站建坝岩体中缓倾角硬性结构面的抗剪强度值.