金川矿山深井岩石力学问题研究构架

金川矿山由于其极其复杂的区域地质背景、特殊的工程地质环境以及碎胀蠕变的岩石力学特性,倍受国内外采矿工程界和岩石力学界学者和专家的关注。目前。金川矿区开采已进入深部开采阶段。随着矿山采掘强度的逐年迅速加大,采场开采深度的增加,地应力增大,加之开采范围扩大,矿山深部岩石力学问题日趋突出。重视金川矿山深部岩石力学问题的研究工作,建立深部矿山岩石力学研究体系,进一步研究深部矿岩工程力学特性和认识深部矿岩所处的地质背景,寻求金川矿山深部围岩更趋合理的稳定性控制技术,为矿山高效安全生产和可持续发展提供技术支持。     

岩石动载强度与岩石可钻性

作者在进行冲击载荷下岩石破碎力学性质的实验与理论研究中发现:由于不同岩性的岩石对应变率敏感度的不同,导致了它们各自的动载强度与静压强度比值的差异。据此,本文分析了用以静压强度为基础的普氏系数进行可钻性分级时的不足之处,并提出了改进措施。     

齐大山铁矿岩石综合分级试验研究

本文应用能量原理和聚类分析动态分级法,依据岩石自身的固有属性及其在不同工艺过程中的特征效应,对其进行了可钻性、爆破性和稳定性综合分级。该岩石分级法较以往笼统的分级方法准确、可靠、实用。     

赣南钨矿地压活动与控制研究

通过对脉钨矿山的矿体产状等赋存特点、矿岩物理力学性质以及开采特点的研究,结合现场调查与地压活动典型案例分析,对赣南钨矿山地压活动进行了研究,并提出了地压控制方法。     

矿山酸性环境下粘土物理力学特性的试验分析

以矿山蓄污土石坝粘土为原料,对其进行了在矿山酸性环境下物理力学特性的试验分析.试验结果表明,粘土在酸性环境下产生了一系列化学和物理变化,导致粘土的物理力学性质明显改变,比重下降,液塑限降低,抗剪强度、压缩模量降低,使粘土的物理力学性质变差,同时发现其可溶盐增加、孔隙比加大;试验结果对进一步研究矿山污水坝在酸性环境下劣化分析以及对矿山蓄污土石坝的设计、加固、评估有重要意义.     

西藏多才玛矿区钻井工艺技术及钻头寿命研究

西藏多才玛矿区地处国家级自然保护区内,近年来钻探工作量大,钻遇地层的岩石研磨性强、硬度高、可钻性级别高,钻头寿命低。为了规范多才玛矿区钻井施工工艺,为后续施工提供参考和帮助,对矿区主要岩石的硬度、可钻性、研磨性进行了测试分析,并采用对模型的回归分析法统计影响钻头寿命的因素。测试分析结果表明:多才玛矿区主要岩石可钻性级别介于7～10级之间;莫氏硬度介于5～8之间;研磨性等级介于5～7级之间。回归分析结果表明:在调查范围内,孔深、转速和泵压和钻头寿命呈正相关性;胎体硬度、可钻性分级、钻压、泵量和钻头寿命呈负相关性。胎体硬度、可钻性分级、钻压、泵量对钻头寿命的影响程度大;孔深、泵量、转速对钻头寿命的影响程度小。     

岩体构造特征评价指标分布规律研究及其在岩体质量评价中的应用

岩体中广泛存在规模不等、性质各异的结构面,是控制岩体稳定性的重要因素。深入了解工程岩体的构造特征,也是组织矿山设计和施工的前提。本文以影响岩体工程稳定性的岩体结构面为主要研究对象,以实际矿山为例,在大量钻孔资料的基础上,通过分析岩体的工程地质条件及各种力学特性,得出岩体构造特征指标的统计分布规律,然后结合岩体质量分类方法,对矿岩体进行质量评价分级。研究结果很好的揭示了工程岩体的整体性质,对矿山的后续工作具有重要的指导意义。     

岩体构造特征评价指标分布规律研究及其在岩体质量评价中的应用

岩体中广泛存在规模不等、性质各异的结构面,是控制岩体稳定性的重要因素。深入了解工程岩体的构造特征。也是组织矿山设计和施工的前提。本文以影响岩体工程稳定性的岩体结构面为主要研究对象．以实际矿山为例．在大量钻孔资料的基础上,通过分析岩体的工程地质条件及各种力学特性,得出岩体构造特征指标的统计分布规律。然后结合岩体质量分类方法,对矿岩体进行质量评价分级。研究结果很好的揭示了工程岩体的整体性质．对矿山的后续工作具有重要的指导意义。     

安庆铜矿2#矿体开采稳定性研究

矿山岩体稳定是保证矿山安全生产的前提条件,因工程地质条件方面的差异和地质工程结构的复杂性,决定了矿山需要解决的工程岩体稳定问题。针对安庆铜矿2#矿体赋存条件的特征,为确保矿体安全、顺利回采,开展了现场岩体工程地质调查,进行了岩石力学参数测试,在收集和整理原有资料的基础上,对其进行了岩体质量评价,运用Mathews方法进一步评价了岩体稳定性。为矿山安全开采提供了重要的基础资料和依据。     

深井巷道变形破坏形式与安全支护技术研究的探讨

冬瓜山铜矿是典型的千米深井矿山,深井具有高应力、存在岩爆倾向的特点。根据采切工程的性质、岩石物理力学试验、服务时间及矿岩的破碎程度,总结了冬瓜山矿井巷道工程变形破坏的一般规律。对影响冬瓜山深井巷道变形破坏形式的主要影响因素从地质构造条件、技术及管理等方面进行了深入的分析,对凿岩硐室、隔离矿柱、出矿巷道、出矿进路等主要回采作业地点中已出现的变形破坏情况,采用了不同的锚杆、喷锚、喷锚网＋锚索联合支护形式及参数支护措施,取得了很好的效果,基本保持了采切巷道工程的稳定性,为下步安全回采作业及大量出矿创造了很好的条件。     

白云鄂博西矿矿岩物理特性及可钻性试验研究

文章以包钢白云鄂博西矿区范围内的主要矿岩为研究对象,对不同岩种进行了取样,并做了物理性能和工程力学性质试验,同时对矿岩的可钻性进行了实验室测试和现场测试,对数据进行了相关性分析,发现矿岩物理性能和工程力学性质与可钻性之间存在较强的相关性,从而预测矿岩的可钻性。     

不同应力条件下硬岩强度与破裂特性试验研究

深部工程围岩内的岩石可能处于一维、二维和三维应力状态下,分别对应室内单轴压缩、双轴压缩和真三轴压缩试验中岩样的应力状态。通过开展单轴、双轴和真三轴压缩试验,系统研究了不同应力状态和水平下岩石非常规破坏的发生机制。不同高宽比和宽厚比岩样的单轴压缩试验结果表明：随着岩样厚度的增加,单轴抗压强度单调增加;随着岩样高度的增加,单轴抗压强度往往先增加后减小,且矮薄岩样更容易发生岩爆和板裂等非常规破坏。双轴或真三轴压缩试验中岩样的抗压强度均表现出明显的中间主应力效应。在相同最小主应力下,随着中间主应力的增加,岩样的双轴抗压强度和真三轴抗压强度均呈先增加后减小的变化趋势,双轴抗压强度增长率则呈先减小而后小幅增大的趋势。通过定义强度增量参数ν和中间主应力位置参数λ构建了指数岩石真三轴强度准则。低围压限制、非对称围压限制和短裂纹扩展路径是引起岩石非常规破坏的主要条件。     

Side Resistance of Large Diameter Bored Piles Socketed into Decomposed Rocks

The design of large diameter bored piles socketed into rock has received considerable attention in sedimentary rocks but has only occasionally been addressed in igneous and metamorphic rocks. Design methods based on the performance of sockets in sedimentary rocks have been proposed in literature, but it is uncertain how applicable they are to other rock types. Large diameter (>600 mm) rock-socketed piles were used in several recent developments in Hong Kong, which involved 13 large-scale pile-load tests in various decomposed rocks. The test piles varied in length from 20 to 60 m and in diameter from 1.0 to 1.3 m. The test loads were as high as 30 MN. This provides a golden opportunity for a study of the performance of piles socketed in igneous, volcanic, and metasedimentary rocks decomposed as a result of subtropical weathering. In total, 35 pile tests (including 13 in Hong Kong) in decomposed rocks together with 44 other tests in sedimentary rocks are reviewed. Side resistance is analyzed with regard to rock type and is compared to the findings and correlations published by others. The rate of mobilization of side resistance was generally scattered in the test results, as were the general shapes of the resistance-displacement relationships. A trend line was established relating the unconfined compressive strength to side resistance for granitic rocks. During bidirectional multistage tests, a reduction in the socket stiffness was observed with the second test stage. For a given displacement, the side resistance mobilized in the second stage was less than in the first.     

辽西建平地区太古宙建平群小塔子沟组变质岩地质特征

辽西地区太古宙变质杂岩在建平一带分布最广泛，特征最明显，代表性最强，是一套片麻岩夹磁铁石英岩的变质岩系。经岩石学、地球化学研究表明，原来建立的建平群小塔子沟组变质岩，是由变质表壳岩和变质深成岩组成，以变质深成岩为主，变质表壳岩以包体形式漂浮与变质深成岩之中。变质表壳岩的斜长角闪岩、基性麻粒岩和超铁镁质岩为基性一超基性火山岩，磁铁石英岩成因与基性火山岩和基性火山沉积岩有亲缘关系。叶柏寿片麻岩和斜长片麻岩、二长片麻岩为侵入形成的闪长岩、英云闪长岩和二长花岗岩。     

含水率对砂岩动态拉伸强度的影响

工程中的岩石具有不同的含水性，研究不同含水率岩石动态力学性质的变化规律，对岩石工程的设计和建设具有很强的指导意义。为研究不同含水率对砂岩动态拉伸强度的影响，利用霍普金森压杆（SHPB）试验装置对不同含水率试样进行了一系列动态巴西劈裂试验，研究了不同含水率砂岩在不同加载率条件下的动态拉伸强度变化规律。试验结果表明：岩石的动态拉伸强度随着加载率的增加而增加，其率相关性与含水率有关，饱和试样的率相关性较强，而干燥岩石的动态强度对加载率的变化不敏感。当加载率较低时，岩石的拉伸强度随着含水率的增加而降低；当加载率较高时，由于水的Stefan效应，水对岩石裂纹产生抗力，阻碍其扩展，导致岩石强度增加，饱和试样的动态拉伸强度出现高于非饱和试样强度的现象。     

THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展

岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究。在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向。为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT（Computed tomography）扫描技术,电镜扫描技术（SEM）、核磁共振技术（NMRI）、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度?水流?应力?化学（THMC）多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能。随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持。      

非均质岩石破裂及声发射演化数值模拟

在应变软化本构模型的基础上,考虑岩石材料非均质性和损伤过程中力学性质的弱化特性,建立了非均质岩石损伤软化本构模型,推导了损伤软化本构模型的差分格式,在VC++环境下实现了损伤软化本构模型在FLAC3D中的二次开发。研究了不同均质度对岩石变形强度等力学特性的影响,以及岩石破坏过程中的声发射演化特性。研究表明：随着岩石均质度的增高,岩石的破坏过程由延性向脆性转化,岩石峰值强度和峰值应变不断增大,而残余强度降低;当岩石均质度较低时,岩石破坏剪切带的形成会发生滞后,随着均质度的增加,单轴加载条件下岩石声发射体现出由强度低、频率高向强度高、频率低转化的特性,并表现出群震型、前震—主震—余震型和主震型3种典型模式。     

循环扰动荷载作用下花岗岩中裂隙萌生扩展过程的颗粒流模拟

从细观角度、采用颗粒离散元法开展了预制裂隙花岗岩循环加卸载的数值模拟试验。首先,使用图像处理技术识别花岗岩中的不同细观组分、结合室内单轴压缩试验结果对细观力学参数进行了标定。然后,通过编制颗粒流代码追踪裂隙的类型和扩展过程,分析岩石破坏过程中裂隙发展的阶段性特征。结果表明:不同倾角裂隙岩石的新生裂隙走向与预制裂隙贯通方向基本一致;根据新生裂隙的优势倾向分组得到裂隙起裂角与预制裂隙倾角的关系:倾角β≤45°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递减,倾角β≥60°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递增;循环扰动荷载增加了裂隙岩体的轴向变形,轴向累积残余应变曲线呈反S形、提高扰动荷载应力上限促使曲线进入加速阶段;试件峰值强度随裂隙倾角增大表现出先减小后增大的趋势,峰值强度为实验室完整岩石单轴抗压强度的63% ~ 89%,反映了较为明显的劣化现象;在循环荷载作用下,剪切裂隙和张拉裂隙增长曲线表现出明显的变化特点,在裂隙不稳定扩展阶段中张拉裂隙数目增长速率显著大于剪切裂隙,对分析岩石变形破坏过程具有一定的参考意义。      

凿岩用硬质合金失效分析及牌号选择

本文论述了凿岩用硬质合金的失效机理,在理论分析的基础上,研究开发出了适用于不同岩层的各种凿岩用硬质合金牌号。并且选择了适应于中硬、硬岩层使用的合金牌号GF20D进行现场试验,结果表明:在相同的使用条件下,牌号为GF20D的新型凿岩用硬质合金的材质达到国内外同类产品的先进水平。     

热损伤岩石物理力学特性演化机制研究进展

为深入了解温度作用下岩石热损伤演化机制,对超深钻探、深地实验室、核废料处置库、地热资源开发等地下岩体工程的安全性和稳定性做出合理性评价,本文通过分析整理国内外文献,系统综述了温度作用下岩体变形破坏方面的研究进展与成果。简述了高温作用下岩石的物理力学特性,侧重总结了岩石物理力学参量随温度变化的演化规律。重点分析了深部岩石材料在高温条件下岩体结构及相关物理场探测技术的最新研究成果,梳理了声发射(AE)、超声波(UT)、X射线分析（XRD）、偏光显微镜(PM)、扫描电子显微镜(SEM)、核成像技术（NMR）以及CT扫描技术等先进的辅助试验设备在热破裂分析中的应用。归纳总结了国内外学者采用的热力耦合模型和数值分析方法及适用条件,简略阐述了温度作用下岩石力学参量变异性特征。最后,指出了当前岩石热损伤研究中存在的一些局限性,并从深部地下工程建设方面展望了未来的发展方向,即多尺度、多场?相探究岩石热损伤机理,宏?细?微观角度系统分析岩石热损伤演化规律。