基于损失率和贫化率的采场参数优化研究

针对某铅锌矿存在的问题, 以预期达到的损失贫化指标为基础, 反算出采矿场各部分的矿量。然后运用Barton的经验评价法评估出采场的无支护安全跨度, 进而确定了采矿场参数。并用工程力学方法检验了优化后的采场参数, 对不稳定顶板采用锚索加固以达到采场安全稳定要求。     

基于K.B.鲁佩涅依特理论的露天坑下采空区算顶板安全厚度计算

对三道庄露天开采境界内采空区的顶板岩体进行了受力分析。采用K.B.鲁佩涅伊特理论计算方法及假设条件,建立了采空区顶板岩体力学模型。应用MATLAB数值模拟软件,建立了安全系数K=1.3时不同采空区跨度与顶板安全厚度之间的对应关系,对指导该矿露天开采的安全生产具有重要的意义。     

单轴压缩下含预制孔洞板状花岗岩试样力学响应的试验和数值研究

 利用挪威Iddefjord花岗岩试样加工制备含双侧预制方形孔洞的板状试样,并在Instron液压伺服控制试验机上开展单轴压缩试验,监测试样的应力、应变、声发射信号特征及试样破坏过程。研究发现,随着轴向应力的增大,试样在平行于孔洞竖直方向的位置相继出现劈裂裂纹并逐渐贯通,孔洞周边岩体出现块体弹射、片帮等应变型岩爆特征。试验研究表明,含孔洞花岗岩试样在单轴压缩下总是从孔洞周边的劈裂破坏开始,试样的声发射曲线比完整岩样存在更多的跳跃突变点。在此基础上,利用FLAC3D对室内试验进行数值模拟,通过线弹性模型分析含孔洞岩石材料的应力分布特性,通过应变软化莫尔–库仑准则模拟岩样的破坏过程,监测各计算时步下单元拉伸和剪切破坏特性;发现单轴压缩下含孔洞岩样的塑形破坏单元以拉伸破坏为主,拉伸破坏单元沿孔洞竖向边界贯通形成劈裂破坏面,这和室内试验观测结果是一致的。研究结果在一定程度上揭示了深部硬岩洞室开挖后,在高地应力作用下总是产生平行于洞室开挖边界面的板裂、片帮破坏现象。     

温度对磷石膏充填料浆流变参数影响分析

采用恒温水浴箱与旋转流变仪测试不同温度以及质量浓度下磷石膏充填料浆的流变参数,研究发现,磷石膏充填料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型特征,低温条件下,屈服应力随着充填料浆质量浓度的增加而增加,但在低浓度区域(固体质量分数55%～58%)增长缓慢。另外,随着温度的升高,充填料浆屈服应力与实测黏度稳定值也随之增长,说明温度的升高使得浆体内部结构得以增强,同时低浓度浆体屈服应力对质量浓度的敏感性也有所提高。温度的变化不但会影响磷石膏充填料浆的流变参数,而且通过计算层流状态下不同温度充填料浆水平直管流动阻力损失值,发现温度升高也会增长浆体阻力损失值,并且随着浆体平均流速的增加,增长值会逐渐增高,但是相对增长率却逐渐下降。     

裂隙岩体的流固耦合研究现状与应用展望

裂隙岩体渗流研究主要是考虑流体在岩石裂隙中运动规律,尤其是流体渗流和岩体应力之间的相互耦合作用机理。随着工程应用发展的需要,裂隙岩体的流固耦合研究已成为国内外研究的热点问题。通过对国内外相关文献的分析和整理,从裂隙岩体流固耦合的试验研究、理论模型和数值模拟方法等三个方面的进行了论述,并对其工程应用前景进行了展望。     

Failure of rock under dynamic compressive loading

Split Hopkinson Pressure Bar（SHPB） test was simulated to investigate the distribution of the first principal stress and damage zone of specimen subjected to dynamic compressive load. Numerical models of plate-type specimen containing cracks with inclined angles of 0°,45° and 90° were also established to investigate the crack propagation and damage evolution under dynamic loading. The results show that the simulation results are in accordance with the failure patterns of specimens in experimental test. The interactions between stress wave and crack with different inclined angles are different; damage usually appears around the crack tips firstly; and then more damage zones develop away from the foregoing damage zone after a period of energy accumulation; eventually,the damage zones run through the specimen in the direction of applied loading and split the specimen into pieces.     

深部硬岩矿山岩爆的动静组合加载力学机制与动力判据

深部开采是硬岩矿山未来发展的必由之路。深部开采中经常遭遇的岩爆灾害是硬岩矿山未来发展过程中必须要解决的关键科学问题之一。针对岩爆机制这一世界性科学难题,从深部围岩储能特性、高应力赋存环境和开采受力全路径进行科学分析,发现其本质上属于硬岩介质承受"静应力+动力扰动"的动静组合加载力学问题。根据这一思路,在广泛收集国内外典型岩爆案例的基础上,分析了孕育岩爆的"完整弹脆性岩体+高地应力+动力扰动"等必要条件,进一步阐述了深部硬岩矿山岩爆的动静组合力学机制和最近的研究进展。具体研究中,利用硬岩材料,一方面从"静应力+卸载扰动"和"静应力+加载扰动"这2个方面研究了岩爆的力学机制,另一方面在考虑深部工程开挖空间结构效应的基础上,从"静应力+应力调整"和"静应力+动力扰动"这2个方面考察了深部圆形洞室洞壁围岩发生应变型岩爆的破坏特性,分别阐明了不同类型的动静组合加载力学机制。在此基础上,提出了基于动静能量指数的岩爆动力判据和控制思路,岩爆发生的静力和动力组合作用加载的深入研究,为岩爆机制探索提供了新思路和新方法。     

不同加载方式下含预制裂隙岩石力学特性及破坏规律试验研究

为探究不同加载方式下含裂隙岩石的力学特性和破坏规律,加工制备了5组裂隙角度的圆柱形花岗岩试样,采用万能材料试验机和改进的SHPB装置,分别进行了静态单轴压缩试验、常规冲击试验和动静组合加载试验,并借助三维数字图像相关技术(3D-DIC)记录分析了试样的变形破裂过程.试验结果表明,各加载方式下含裂隙试样的强度、峰值应变和弹性模量均随裂隙角度的增大而增大.试样的单位体积吸收能和能量吸收率均随裂隙角度的增大呈先上升后下降的趋势,但同一裂隙角度试样在常规冲击条件下其值总要大于动静组合加载.裂隙角度和加载方式均会对含裂隙试样的裂纹扩展特征与破坏模式产生影响.     

青山岗隧道施工渗漏水病害分析及其防治研究

青山岗隧道是湖南省常吉高速公路上的一条双向分离式长隧道,在施工过程中地下水渗漏现象突出,主要表现为隧道涌水或初支后渗水、滴水等.针对隧道渗漏水病害特征,采取了超前孔环向帷幕注浆止水技术和喷射抗渗混凝土以及初喷后安装弹性半管进行集排水等综合措施,对隧道防排水体系进行加强处理,经施工验证达到了比原始设计更好的防排水效果.     

磷石膏膏体充填体力学特性研究

以贵州开磷集团膏体充填项目为工程背景,磷石膏膏体充填体为主要研究对象,采用室内试验与现场模拟试验相结合,进行磷石膏充填膏体力学特性试验研究。通过测定不同黄磷渣掺量、添加剂掺量和膏体质量浓度下膏体不同龄期（7 d、14 d和28 d）的立方体试块的抗压强度和抗拉强度,分析得到：试块抗压强度随着黄磷渣含量的增加而增加;膏体充填体强度随着膏体质量浓度增大而增强。结合FLAC^3D建立磷石膏膏体充填体力学本构模型并对试验进行数值验证,结果表明膏体充填体变形特性符合摩尔-库仑数值模型。