含预制椭圆形孔洞大理岩变形破坏力学特性试验研究

通过对含预制椭圆形孔洞板状大理岩试样进行单轴压缩试验,研究椭圆长短轴比m及倾角?对大理岩力学特性的影响,并借助数字图像相关技术(DIC)记录并分析试样的变形破裂过程。研究发现,含椭圆形孔洞试样的峰值强度、弹性模量和起裂应力水平都随倾角的增大而增大,且对倾角和长短轴比的变化都有不同的敏感性,其中峰值强度对倾角变化的敏感程度随长短轴比的增大而增大。含椭圆形孔洞试样的最终破坏模式随倾角的增大可分为拉–剪混合破坏和剪切破坏2种,而孔洞长短轴比的变化对裂纹搭接及岩样破坏形态的影响较小。含椭圆形孔洞岩样在峰值前后的变形破裂特征能够通过观测试样表面应变场得到清晰地表征,其中局部高应变区预示着裂纹的起裂和扩展。基于局部化特征,提出一种含孔洞缺陷岩石起裂应力的测量方法,当含椭圆形孔洞试样起裂应力水平达到39.83%～76.18%时,试样处于拉伸裂纹临界起裂状态。     

地下开采矿岩稳定性的模糊灰元评价

将模糊灰元与矿岩稳定性评价相结合, 从地下开采的角度选取能够反映矿岩稳定性的参数进行评价。在模糊物元理论、灰色系统理论和关联函数运算的基础上, 建立了矿岩稳定性评价的模糊灰元模型, 经关联变换及从优隶属度处理构造关联系数模糊灰元。采用求和归一法与熵值法相结合确定评价指标组合权重系数的方法, 通过关联度计算和最大关联度原则, 对开阳磷矿沙坝矿矿岩稳定性等级和优劣排序进行了模糊灰元评价, 取得了令人满意的结果。     

真三轴卸载试验中岩石的破裂特性（英文）

深埋地下工程围岩常出现板裂化破坏,而对于板裂破坏的机理尚不明确。考虑到工程开挖卸载的应力路径,即"卸载最小主应力,保持中间主应力,增大最大主应力",为了揭示中间主应力对岩石板裂破坏的影响,开展真三轴卸载岩石压缩试验。通过监测试验过程中岩石试件的声发射和红外热辐射特性,分析岩石板裂破坏的发生和发展。试验结果表明:随着中间主应力的增大,岩石的破坏模式逐渐由剪切破坏转变为板裂破坏。当中间主应力较小时,岩石的声发射为群震型;而当中间主应力较大时,岩石的声发射为主震型。在不同的中间主应力下,岩石的红外热辐射特性也不同。当中间主应力较小时,岩石试件的临空面上温度变化区域为剪切面,当中间主应力较大时,温度变化区域为岩石的整个临空面,进一步证明了岩石的破坏模式转变为板裂破坏。     

露天开采台阶面下伏空区安全隔离层厚度及声发射监测

开采台阶面下存在空区危害的露天矿山很多,这些空区不仅包括之前常规地下开采遗留的空区,还有很多因民采、盗采形成的无资料记录的空区。经过多年的演变,这些空区的形状、大小都发生较大的改变,这直接威胁着露天台阶面作业人员及设备的安全,极大地制约了露天安全高效开采。以国内三道庄矿露天开采工程台阶面下伏空区为背景,运用数值模拟方法对台阶面下伏空区的安全隔离层厚度进行确定,通过模拟计算不同跨度、不同顶板厚度空区的稳定性,寻找出特定跨度下空区的安全隔离层厚度,进而得到不同跨度空区安全隔离层厚度速查表,为现场台阶面推进及空区处理提供必要的参考。同时,运用声发射监测技术对台阶面下伏空区进行监控,给出具有代表性空区的声发射监测数据,选取不稳定空区、稳定空区、台阶面有钻机作业空区、台阶爆破后空区的声发射监测数据进行分析,找出这些代表性空区声发射监测数据的规律,为后续声发射监测结果的解释提供参考。这样就可以在利用安全隔离层厚度对空区稳定状况进行初步评价的基础上,通过声发射技术实时监测空区的稳定性,从而为露天台阶面作业提供有效的安全保障。     

单轴压缩下岩石裂纹扩展应力阈值识别与验证

准确识别岩石在单轴压缩变形破坏过程中几个典型阶段的应力阈值,能更好地理解岩石渐进破坏过程中内部裂纹扩展力学行为和岩石破坏机制。通过对5种岩石开展单轴压缩试验,在裂纹体积应变法的基础上引入岩石裂纹轴向应变和裂纹径向面积应变2个参数,并结合声发射监测手段对5种岩石的应力阈值进行识别。依据岩石破坏时裂纹径向面积应变曲线斜率的关系,把岩石分成类型I和类型Ⅱ岩石。研究表明,对于类型I和类型Ⅱ岩石,分别利用其裂纹轴向应变和裂纹径向面积应变曲线特征点能较准确识别出岩石裂纹稳定扩展应力σ_sd、裂纹不稳定扩展应力σ_usd以及岩石裂纹相互贯通应力阈值σ_ct,其结果与利用声发射特征现象所识别的应力阈值相近。该方法合理解释了利用体应变法、裂纹体积应变法与声发射法识别的应力阈值不匹配现象,实现了岩石压缩过程中利用应力、应变数据与声发射数据对应力阈值识别结果的一致性。     

某矿山排土场边坡稳定性分析

在对边坡工程地质条件进行勘察和对排土场岩土物理力学性质进行研究的基础上，利用FLAC^3D软件对某矿山排土场现状边坡的稳定性进行了分析。研究结果表明，模拟过程中的最大不平衡力和监测点位移均趋向于稳定，塑性区分布情况和安全系数值则再次表明边坡在整体上处于稳定状态。     

含端部裂隙大理岩单轴压缩破坏及能量耗散特性

对含端部双裂隙?50 mm×50 mm的圆柱体大理岩试样进行单轴压缩试验,并利用高速摄影仪实时记录试样破坏过程,研究了端部裂隙长度和倾角对大理岩力学特性及裂纹扩展规律的影响。研究表明,当裂隙长度达到门槛值前,试样的单轴抗压强度的弱化程度较低,弹性模量、峰值应变的变化较小。相对垂直裂隙,相同长度的倾斜裂隙对大理岩的影响更加显著。试验结果与理论分析均表明,裂纹一般不从端部垂直裂隙尖端起裂,试样的起裂裂纹大多发展为主裂纹,扩展过程中较少产生分支与分叉,试样表面会产生局部剥落,倾斜裂隙试样宏观上呈剪切或拉剪复合破坏,垂直裂隙试样呈劈裂拉伸破坏。试样能耗参数与单轴抗压强度的变化趋势一致,试样总应变能和其单轴抗压强度有较好的正相关关系。最后,比较了动、静载荷作用下含端部裂隙大理岩力学响应与裂纹扩展过程的差异。      

磷石膏废石胶结充填体强度特性正交试验研究

基于正交试验法设计了磷石膏废石胶结充填体强度测试方案,对9组不同配比、不同浓度、不同组合方式的废石胶结充填体进行了28 d龄期的单轴抗压试验。通过对试验结果的直观分析和方差分析,发现黄磷渣对磷石膏废石胶结充填体抗压强度起决定性作用,料浆浓度是影响抗压强度的显著因素,废石质量比例和废石与料浆的排列方式是影响抗压强度的非显著性因素,废石与料浆的排列方式会一定程度的影响充填体的破坏模式。废石胶结充填体强度试验结果进一步验证了矿山采用磷石膏废石胶结充填方案的合理性和可行性。     

联合支护技术在深部软岩巷道中的应用

贵州开磷集团深部矿山红页岩软岩巷道由于高地应力的作用,诱发衬砌开裂、蹦壳和围岩挤压大变形问题.为避免巷道破坏和多次返修,根据矿山红页岩的力学特性和现代支护理论,基于“先刚后柔再刚,先抗后让再抗”的支护理念,提出长锚索加喷锚网刚柔相济联合支护技术方案.通过工程实践比较,发现该方案可以提高软岩巷道的支护强度和刚度,对深部软岩巷道支护技术的发展和应用具有一定的参考价值.      

冲击载荷作用下含孔洞大理岩动态力学破坏特性试验研究

 利用一种大理岩试件加工制备含圆形和椭圆形孔洞的板状试样,试样尺寸为60 mm×60 mm×15 mm,使用75 mm杆径的分离式霍普金森压杆(SHPB)进行冲击压缩试验,通过超动态应变仪监测入射杆和透射杆的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析冲击载荷作用下预制孔洞试样的动态抗压强度、破坏模式和裂纹扩展特性。研究发现,孔洞大小、形状和空间位置对岩石的动态抗压强度都有一定影响,孔洞的存在降低了大理岩试样的动态抗压强度。在冲击载荷作用下,预制中心孔洞的大理岩试样在孔洞周边产生平行于轴向加载方向的初始拉伸裂纹和类X型初始剪切裂纹,在试件破坏中起主导作用。圆形孔洞试样中,随着孔径增大,剪切裂纹扩展速度随之增大,而拉伸裂纹扩展速度则减小;椭圆形孔洞的长短轴比、长轴与加载方向的夹角均是影响裂纹扩展速度和动态抗压强度的因素。在30～45 s－1的加载应变率范围内,大理岩孔洞试样的平均裂纹扩展速度为100～450 m/s。