卸荷和冲击载荷作用下高应力红砂岩的动力特性

在深部开挖工程中,深部岩石往往经历"三轴高应力+开挖卸荷+动力扰动"的全应力过程.为了研究围压卸荷对深部预应力岩石的动态破坏特征的影响,采用改进的分离式霍普金森压杆对红砂岩进行了一系列三轴卸荷动态压缩试验,还进行了单轴预应力冲击压缩试验(不考虑围压卸荷效应).结果表明,红砂岩的动态抗压强度表现出明显的应变率效应.在应变...     

填土最大干密度的拟合正交多项式法推断

提出了描述标准击实试验中土料干密度和含水量之间函数关系的拟合正交多项式方法。基于数值逼近原理,并根据试验数据,构造正交函数族{Pn（x）}并确定其权值ω（xi）,求解得到pd-ω函数关系式,对其求导可以得到最大干密度和最优含水量。结果表明：通过构造正交多项式来拟合土工数据之间的函数关系,数值计算更加稳定。该方法为求解最大干密度和最优含水量提供了理论依据,为处理标准击实试验数据提供了一种新方法。     

位移突变判据中监测点的位置和位移方式分析

选择边坡内某些监测点的位移突变特征作为强度折减法的材料破坏判据。为分析监测点的位置和位移方式选取的合理性,分别对均质土坡和节理岩质边坡建立数值模型。在坡体内布置若干点,记录这些点在3种位移方式下位移和折减系数的关系。根据关系曲线的特征,建立双曲线拟合方程,结果表明:①相关系数接近1,拟合效果较好;②临界滑移线内及滑移线上各点均可作为突变判据的监测点;由于坡顶位置较容易确定,且必位于滑移线内,建议在一般边坡中选取坡顶作为监测点;③3种位移均可作为监测的位移方式。     

隧洞围岩稳定性评价的Bayes判别分析法及应用

提出了隧洞围岩稳定性评价的Bayes判别分析法.通过介绍Bayes判别分析法的理论,并考虑影响隧洞围岩稳定性的因素,建立具体的Bayes判别分析模型进行判别.以隧道工程中的大量实测资料作为学习样本进行训练,并利用回代确认估计法对训练后的模型进行检验,最后将该模型对隧洞的围岩情况进行预测.研究结果表明,经过训练后的Bayes判别分析模型误判率很低,判别准确率很高,可以在实际工程中应用.     

公路隧道衬砌裂缝成因分析及数值模拟研究

对隧道衬砌开裂的原因进行了综合分析,并利用ansys软件对衬砌在结构完整和出现裂缝的受力情况进行了对比。结果表明,裂缝给衬砌带来的应力变化比较显著,拱墙径向裂缝对衬砌力学性能影响很大,沿隧道纵深方向影响较小。     

新城金矿采矿方法和充填接顶工艺探讨

为开采新城金矿-480m水平下部矿岩破碎、稳固性较差的V^#矿体，开展了开采工艺的技术经济沦证，确定用沿走向布置的机械化盘区上向进路充填采矿法，并对充填接顶工艺进行了探讨，该方法在满足生产持续稳定的同时，既解决了与矿山原有系统的衔接问题，又有所创新。     

岩石压缩特性的率效应与动态增强因子统一模型

为了研究岩石材料在"静态-准静态-动态"范围内压缩特性的率效应,同时也为了克服现有静态和动态加载方法中试样尺寸存在差异的不足,在综合分析静力试验消除端部效应和动力试验试样受力平衡的基础上,统一采用φ25 mm×50 mm的圆柱形细花岗岩试样,分别利用INSTRON液压伺服试验机和SHPB冲击试验机,进行"静态-准静态-动态"范围内的压缩试验,获得压缩强度、峰值应变和切线模量随加载率(应变率)增加的变化规律。利用获得的实验数据也研究了应变率与加载率之间的关系,结果表明两者(分别取对数)之间存在很好的线性函数关系。为了描述岩石材料从低到高加载率(应变率)范围内的率效应,提出一种基于率效应的动态增强因子统一模型,之后分别以应变率和加载率作为基本参数,考察该模型对压缩强度、切线模量和峰值应变的适用性。研究结果表明,基于加载率效应的动态增强因子模型可以很好地描述压缩强度和切线模量的率效应规律。     

冲击载荷作用下硬岩层裂破坏的理论和试验研究

 理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性，推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明：岩石试件在半正弦入射加载波形情况下，首先如理论推导结果一样只产生了一层层裂破坏，但是随着时间的推移，岩石试件后续又产生了多层层裂；高速摄影仪和动态应变仪所采集到的分析结果均表明后续产生的层裂是由于入射加载过程中已经对岩石试件产生了损伤，以致在很弱的残余反射波作用下继续产生破坏而出现多层层裂。因此，研究岩石等脆性材料的层裂破坏规律，不但要根据最大拉应力瞬间断裂准则分析入射加载波和反射卸载波相互作用所产生的破坏效应，而且要考虑损伤对材料的影响。理论分析和试验方法对研究岩石的层裂破坏及其他相关特性具有一定的指导意义。     

岩石SHPB试验中确定试样尺寸的参考方法

根据岩石SHPB试验中应力波在弹性杆和岩样内的透反射规律,给出了利用反射系数和应力波在试样间来回传播最低次数获得应力差相对值的查值表。根据反射系数和具体实验中对应力差相对值的要求,利用该表可以直接查询应力波在岩样内传播达到应力平衡的最小传播次数。在此基础上,通过考察岩石密度、波速与最小传播次数之间的关系,认为岩石的波速对反射系数和岩样最大长度有很明显的影响。研究结果表明,岩石波速和岩样最大长度之间存在二次函数关系式。在对岩石进行SHPB实验前,可以通过测试岩石的波速,并根据二次函数关系式,计算得到岩样所允许的最大长度,为具体试验条件下确定岩石试样尺寸提供了一种参考方法。     

不同赋存深度新疆天湖花岗岩的动态拉伸力学特性研究

基于SHPB装置,进行了高放废物地质处置新疆预选区天湖地段花岗岩的动态拉伸力学特性试验,试验所用岩芯均取自于同一钻孔的不同深度处（深度范围为350 m~580 m）。测试结果显示:该花岗岩在加载率处于105 MPa/s这一中高等加载率下,其动态拉伸强度一般在15 MPa~35 MPa。并且随着加载率的提高,无论哪一赋存深度的花岗岩样品,其动态拉伸强度均随之增大,这说明了花岗岩的率相关加载效应特性。此外,对该花岗岩冲击破坏后的形态进行了观测,发现其加载破坏模式呈现拉伸破坏,与静态拉伸加载下的劈裂破坏特征基本一致。进一步分析试验数据,认识到花岗岩样品其动态拉伸强度之所以随着深度会产生增大或者减小的现象,是因为深部岩石其自身的物理特性已经发生了变化,从而造成了岩石力学特性随之发生改变。其密度、孔隙度等均不相同,正是这些物性的差异导致了其力学特性的差别。该研究的试验数据与理论可支撑于深部地下工程的爆破开挖及高放废物的深地质处置。