锚杆界面力学试验及剪应力传递规律细观模拟分析

锚杆界面的应力分布及传递规律的分析对巷道围岩锚固机理的研究至关重要.通过全长锚固砂浆锚杆的室内拉拔试验,测试了锚杆杆体与砂浆黏结界面之间的轴向剪应力分布规律.从细观力学角度入手,采用PFC颗粒流软件对锚杆界面力学试验进行了数值仿真模拟.结果表明,锚杆界面剪应力在轴向方向上分布不均匀,呈先增后减的形式传递,最大值位置距离...     

预应力锚索锚固效应影响因素的数值仿真试验

采用连续介质快速拉格朗日计算程序,从荷载传递及锚固机理入手,将传统的整体式锚固系统做锚杆体-砂浆-围岩分离式考虑,建立锚固系统各种破坏形式和判断方程.通过数值试验模拟预应力、锚固段长度、锚索刚度、岩土体性质等对锚固效果的影响,并由拉拔试验动态模拟锚固系统的破坏过程,将所得结果和已有研究成果相比较,得出更严密准确的结论,为工程实际应用提供可靠的参考意见.     

受硫酸铵侵蚀砂浆锚杆粘结强度变化规律

采用室内浸泡模拟实验,研究了锚杆在受到硫酸铵离子侵蚀作用下的锚固性能变化的研究。通过对不同类型锚杆在相同腐蚀条件下浸泡后的锚杆—砂浆界面荷载—位移关系和粘结强度的测试分析,研究了不同锚杆在受到硫酸铵侵蚀作用下的锚固性能变化的规律。试验结果表明:随着砂浆受腐蚀时间的延长,锚杆—砂浆界面的粘结强度呈下降趋势,且在相同腐蚀时间下,带肋锚杆与光圆锚杆相比较,腐蚀作用对带肋锚杆的影响更为显著。     

抗拔荷载作用下锚固体与岩土体界面剪切作用

为了加深对锚固机理的研究,通过建立锚杆在受到拉拔荷载作用下锚固体界面侧阻力产生软化的数学模型,分析了锚固体与周围土体界面分别处于弹性状态、塑性状态、部分进入滑移状态、全部进入滑移状态4个阶段锚杆的轴力、位移和锚固界面剪应力,推导了锚杆产生松动的临界荷载、拉拔荷载与松动长度的关系及锚杆极限抗拔荷载的理论公式。结果表明,当锚杆在受到拉拔作用后滑移破坏首先在端部产生,然后荷载向锚杆里端传递,致使锚固体进一步破坏;根据拉拔荷载与锚杆松动长度之间的关系,当锚固体界面的侧阻力大于临界滑移的侧阻力时,在拉拔荷载作用下锚杆表现为渐进性破坏,当锚固体界面的侧阻力小于临界滑移的侧阻力时,则为突发性破坏。     

渠道修补用硅粉砂浆试验及其工程应用

概述渠道修补用硅粉砂浆及丙乳净浆界面处理剂性能.试验研究设计了一组基准砂浆组,三组掺加硅粉剂砂浆组,分别测试了砂浆的物理力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、抗冲磨强度以及丙乳净浆处理界面后与原有混凝土(砂浆)及硅粉砂浆之间的粘结抗拉强度,提出渠道修补用丙乳净浆、硅粉砂浆参考配合比,给出了硅粉砂浆、丙乳净浆施工工艺技术,结合不同破损程度的渠道提出了不同的修补设计方法.     

土层中锚索拉拔力与位移关系的研究

基于锚固体与孔壁界面的剪切位移本构关系,采用荷载传递函数法,建立弹塑性理论空间模型,对预应力锚索拉拔力P与位移S的关系进行了研究,得到了预应力锚索P-S曲线的理论公式;通过对埋设于黄土层中的6根预应力锚索进行现场拉拔试验,得到实测锚索P-S曲线。对比发现:P-S曲线的理论计算结果与试验结果较吻合。     

现浇X形混凝土桩竖向承载特性试验及其极限承载力预测

通过开展大型模型槽足尺模型试验,根据荷载沉降特性和桩身轴力的试验结果,分析了竖向荷载作用下现浇X形混凝土桩的承载特性和桩－土共同作用性状。采用Boltzmann数学模型X形桩荷载－沉降曲线进行拟合,结果表明:用Boltzmann数学模型拟合试验各桩的荷载－沉降曲线效果较好,相关系数均达到了0.999 以上;基于该模型的X形桩极限承载力计算值与实测值的误差小于1%。     

泡沫砂浆配合比的设计

为解决我国尚无泡沫砂浆标准的配合比设计方法,通过研究泡沫砂浆各种原材料性能和在大量试验的基础上,运用数理统计归纳分析,设计出确立泡沫砂浆的质量密度和灰砂比来计算出泡沫砂浆的配合比,进而指导其生产工艺工程,确保产品质量。     

河砂新型胶凝材料浆流变特性试验研究

河砂充填采矿可以降低采矿成本,提高经济效益。针对以河砂作为充填骨料,开发出一种新型胶凝材料,充填体强度满足要求。对其河砂浆流变特性进行了试验研究,分析河砂浆自流输送影响因数,可以为新型胶凝材料河砂浆的应用提供理论依据。     

散粒体堆料筒的设计荷载

有关散粒体堆料筒结构设计的资料至今尚不多见,本文(两篇系列论文的第一篇)提出了堆料筒结构设计中应该考虑的荷载条件及荷载组合,对于那些不常见的荷载计算方法,本文作了说明,同时还给出了作者在两个小模型堆料筒进行定性试验的结果.第二篇论文(刊登在《煤矿设计》1988年第11期)将谈到钢及钢筋混凝土堆料筒的设计方法并将给出设计实例.     

轧制加工对7075/SiCp复合材料组织性能的影响

对喷射共沉积7075／SiCp复合材料坯经过挤压和轧制后的板材微观组织和力学性能进行了测试和分析。经过挤压和轧制后，SiC颗粒的分布沿金属塑性流动方向有明显的取向变化，在轧制过程中SiC颗粒的破碎明显。复合材料轧制板材峰时效的强度和延伸率与挤压板材峰时效状态相比有一定程度的提高。分析表明，7075／SiCp复合材料挤压板材拉伸断裂主要是由SiC颗粒的拔出和断裂引起的，而复合材料轧制板材的断裂主要是由SiC颗粒的拔出和基体断裂所引起。     

不同炭基体C/C-SiC制动材料压缩性能研究

选用热固性酚醛树脂A和热塑性酚醛树脂B分别与短炭纤维、石墨粉、硅粉、碳化硅按一定的比例混合后, 采用温压-原位反应法制备C/C-SiC试样1和试样2。研究了不同基体的C/C-SiC材料的压缩性能。试样1在垂直纤维层方向压缩载荷作用下, 没有出现纤维的拔出、脱粘等现象, 界面结合较强, 材料呈现脆性断裂: σ_⊥=60.7 MPa; 而在平行纤维层的压缩载荷作用下, 纤维与基体存在剪切作用, 存在纤维的脱粘, 试样呈现韧性断裂: σ_∥=52.6 MPa。试样2由于纤维的分散性不好, 大量聚集在一起, 在压缩载荷的作用下, 存在着纤维的拔出、脱粘现象, 界面结合较差, 材料呈现韧性断裂, 强度较低: σ_⊥=45.8 MPa, σ_∥=19.4 MPa。     

预紧力锚杆作用下锚固体的形成与失稳模式

高强锚固系统在深部及复杂软弱巷道围岩控制中得到越来越广泛的应用,但对该条件下的锚固体形成和失稳的认识仍不充分。笔者采用数值模拟方法研究了预紧力锚杆作用下锚固体的形成因素及原岩应力作用下锚固体的失稳规律。结果表明：预紧力一定时,锚杆间距越小,附加应力就越大;锚杆间排距一定时,预紧力越大,附加应力就越大,附加应力在锚固体范围岩体中呈纺锤形,压力从巷道表面处逐渐衰减,在锚固起始端呈锥形分布;锚固段越短或预紧力越大,压缩区域就越大,锚固体的范围就越大,但锚固段长度对锚固体的影响较为明显。原岩应力环境中,巷道围岩锚固体失稳类型有锚杆断裂型、锚固脱黏型、岩体主导破坏型和锚固体复合型破坏型;岩体强度、锚杆预紧力、原岩应力侧压系数、埋深、锚杆间排距等对锚固体失稳的作用依次减小。     

ZTAp/Fe45复合材料的强韧性研究

材料的强韧性与材料的耐磨性密切相关。本文研究了氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒(ZTA p )增强金属基复合材料的强度、韧性以及断裂机理,为改善ZTA p增强金属基复合材料耐磨性提供参考依据。首先通过真空烧结技术制备了不同粒径与不同体积分数的ZTA p / Fe45复合材料,测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能与冲击韧性,采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的断口,分析了复合材料的断裂机制。结果表明:ZTA p的加入使复合材料的强度降低、韧性提高。随着ZTA p 体积分数增加,复合材料的抗弯强度逐渐降低;ZTA p 粒径增大,复合材料的冲击韧性先增加后降低,ZTA p 粒径为2. 0mm 与2. 5mm(F14与F12)复合材料的冲击韧性高于Fe45 基体。ZTA p / Fe45复合材料的断口为脆性断裂,其中Fe45基体的断裂机理为解理断裂;ZTA p主要有2种失效形式:颗粒断裂和颗粒脱粘拔出。     

西部矿区植被根系采动损伤特征及细观力学机制

根系损伤是西部干旱半干旱生态矿区开采植被退化的重要诱因,以神东矿区为背景,通过调研总结地表沉降、根系赋存及变形破坏特征,提出采动诱发根系损伤的应变控制和应力控制两类现象。建立等径单根界面剪切脱黏模型,分析开采扰动后根土界面的“弹性-滑移-脱黏”三阶段受力过程,得出根土界面剪应力-应变关系,揭示三种典型损伤的细观力学机制。进一步将矿区优势植物沙柳和沙蒿简化成全长锚固单元和根土复合层,采用FLAC3D研究采动后全长锚固单元和根土复合层宏观响应的受力变形区划特征。结果表明：高拉应力是采空区上方全长锚固单元损伤的控制因素;表底层受力的非一致性和非整体性是引发采空区边界附近全长锚固单元损伤的控制因素。采空区上方根土复合底层剪应力水平高于表层,更容易形成大面积的压剪损伤区;采空区边界及以外根土复合表层拉应力水平高于底层,更容易形成拉伸损伤区。     

煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究

目前锚杆(索)支护技术是我国地下煤矿开采中普遍采用的一种主动控制巷道围岩稳定的支护技术。但由于锚杆支护加固对象的复杂性,至今锚杆支护原理还没有一个统一全面的认识,对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆杆体承载特性等问题需要更深入的研究。论文采用理论分析、数值模拟、现场实测、实验室试验和工程实践相结合的综合研究手段,围绕树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性展开研究。论文研究的主要工作如下:(1)总结分析了树脂锚固体4类主要失效类型,着重分析了黏结失效类型中树脂锚固体空洞锚固失效和长时蠕变失效的两种形式。建立了空洞树脂锚固体拉拔状态下的力学模型,推导并求出了空洞树脂锚固体拉拔状态下沿锚固方向上杆体内拉应力分布的理论公式;同时建立了考虑锚固层黏弹特性树脂锚固体拉拔状态下的长时蠕变力学模型,推导并求出了与时间有关的杆体拉应力和锚固层-杆体界面剪应力分布公式,并求解了恒力长时作用下的树脂锚固体杆体外端点位移的近似公式,同时得到了锚固体产生破坏的极限拉拔力。(2)通过实验室力学试验,获得了围岩、锚杆等力学参数。基于ABAQUS数值模拟软件,验证了两种锚固体理论力学模型,研究了两种模型中杆体应力沿锚固方向上的分布规律,揭示了拉拔过程中锚固体内应力和位移的演化过程;着重阐述了长时蠕变模型杆体应力传递的3个阶段,分析了杆体的极限抗拉拔力与时间的关系。同时,分析了锚杆直径、锚固层厚度、钻孔直径、围岩强度等参数对树脂锚固体杆体拉拔状态下的力学特性影响。(3)采用预拉力锚固系统锚固作用综合实验台,研究了不同预拉力下锚杆杆体应力和弯矩的分布特征及其变化速率;通过测力锚杆井下拉拔试验,揭示了预拉力与锚杆杆体外端点位移的相互关系及不同预拉力下锚杆杆体轴力分布及承载特征,同时基于测得的锚杆杆体应力分布曲线,借助第三章研究结果,准确推测了巷道顶板的完整性;初步判定预拉力锚杆实际工作状态下杆体承载受力主要集中在外锚固段中性点附近,对限制巷道围岩变形起主要作用的是中性点附近杆体-锚固层-围岩3者之间的黏结关系,同时杆体内弯矩的存在说明杆体截面处于非均匀受力状。(4)在分析现有煤矿巷道围岩监测手段的不足和光纤光栅传感技术优越性的基础上,初步提出并建立了一套基于现代光纤传感技术的煤矿巷道围岩动态实时在线监测系统;并采用该系统对煤矿巷道锚杆杆体受力及演化进行了实测,监测结果表明树脂锚杆的杆体应力分布呈非均匀分布且波动变化,杆体内存在大量弯矩。(5)最后基于理论研究结果提出了确保锚杆支护效果的几个基本原则,并应用于淮南矿区顾桥矿1115(1)工作面轨道巷及朱集煤矿1111(1)工作面轨道巷的工程实践,应用结果表明遵循该原则采用的预拉力高强锚杆强化支护技术可以充分调动围岩的自稳能力优化围岩的力学参数,有效控制巷道围岩变形,满足矿井安全生产要求;同时采用煤矿巷道围岩动态实时在线监测系统成功揭示了1111(1)工作面轨道沿空留巷期间的矿压显现规律,并与传统矿压观测结果进行了对比,两者基本一致,初步显示了该系统的可靠性和应用前景。     

基于露天矿高陡边坡岩体的爆炸应力波响应仿真研究

通过爆炸应力波在高陡边坡体远场传播的三自由度动力学模型,利用Matlab仿真了其动态响应过程。单点爆源的爆炸应力波激励的仿真结果表明,边坡岩体介质位移响应下部的最大,中部的次之,上部的最小,之间呈幂律关系衰减,同时具有明显的滞后效应;频率响应与位移响应相同,随着步长增加,高频成份迅速衰减。多点爆源的爆炸应力激励仿真结果表明,边坡岩体介质位移响应上部的最大,中间的次之,下部的最小,爆炸应力波在边坡顶部呈动力放大效应;频率响应则相反,下部最大,中部的次之,上部最小。仿真结果与现场测试结果相符。     

Bioleaching of chalcopyrite by Acidianus manzaensis under different constant pH

The bioleaching of pure chalcopyrite by thermophilic Archaea strain Acidianus manzaensis YN-25 under different constant pH was first comparatively investigated. Then the relevant sulfur speciation was analyzed by synchrotron radiation based X-ray diffraction (SR-XRD) and S K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy. The acidity of the leaching solution was monitored at 3-h intervals to make it steady at pH 1.25, 1.50, 1.75, 2.00, 2.25 and 2.50, respectively. Leaching results showed that the copper ion extraction increased during chemical leaching but decreased during bioleaching when pH value decreased from 2.50 to 1.25. SR-XRD analysis showed that, during bioleaching, new elemental sulfur (S⁰) phase was detected at all tested pH cases; new jarosite phase was detected at cases of pH 1.50 to 2.50; and jarosite gradually became a major phase when pH value increased. XANES analysis further showed that covellite was detected during bioleaching at cases of pH 1.25 to 2.00 at higher redox potential (ORP) value, while chalcocite and bornite were detected at cases of pH 2.25 and 2.50 at lower ORP value. These results suggested that the formation of S⁰ was mainly accounting for hindering the dissolution of chalcopyrite while the formation of bornite could accelerate the dissolution of chalcopyrite by A. manzaensis.     

絮凝—电催化氧化联合工艺处理某高浓度有机废水

采用絮凝和电催化氧化联合工艺处理某高浓度有机废水,探索絮凝—电催化氧化法的最适条件,提出絮凝—电催化氧化的合理流程,并获得较好指标。控制适宜pH值,首先采用硫酸亚铁和氯化钙絮凝处理废水,再将上清液添加至电解槽中电解,调整pH值为7,电极板间距为10 mm,电流密度为1A/m2,臭氧流量为1L/min,氧化处理2h。最终该高浓度有机废水中有机物去除率可达90%。     

河南某地低品位含锂粘土矿提锂新工艺研究

对河南某地低品位含锂粘土矿进行了试验研究。根据该矿石的工艺矿物学特性, 采用原矿(-2 mm)焙烧-常温浸出流程, 最优试验条件为: 焙烧温度800 ℃, 焙烧时间2 h, 硫酸钙/原矿比0.7, 氟化钙/原矿比0.2, 硫酸钠/原矿比0.2, 浸出时间1 h, 浸出温度20 ℃, 液固比3∶1, 硫酸浓度50%, 在此条件下锂浸出率为95.32%。在参考槽浸最佳条件的基础上进行了柱浸, 可以获得锂浸出率为91.78%的结果。