压剪条件下岩体剪切力研究

通过ANSYS软件,建立包含节理厚度为0.05 m,起伏角为45°的规则节理岩体,并在ANSYS软件中划分网格.将所建模型导入FLAC3D数值模拟软件,对该节理岩体进行不同法向压力和不同剪切速率加载条件下的数值模拟实验.共得到了64组不同压剪条件下岩体的剪切应力,分析了相同法向应力情况下,剪切速率对剪切应力的影响,及相同剪切速率,不同法向应力对剪切应力的影响趋势.同时,对不同剪切速率情况下,岩体的法向应力和剪切应力之间的关系进行线性拟合,拟合结果表明:不同剪切速率情况下,岩体对应的库伦准则存在一定的差异性.     

饱水孔道砂岩力学特性试验

针对南方广泛存在矿山岩体含水层中的砂岩,利用MTS815试验机进行不同围压下三轴压缩试验,利用RMT-150C试验机进行单轴压缩试验,结果表明:(1)单轴压缩条件下,岩样的全应力-应变曲线明显分为4个阶段:孔隙裂隙压密阶段、弹性变形至裂隙发展阶段、非稳定破裂发展阶段、峰后破坏阶段.(2)单轴压缩条件下峰后应力-应变曲线表现出悬崖式下降趋势的特征;三轴压缩条件下无明显的压密阶段,峰后应力-应变曲线表现出由弹脆性向弹塑性转化趋势的特征.(3)随着围压的增大,除泊松比表现出减小的趋势之外,其余力学参数均有增大的趋势,对峰值强度和峰值应变的影响最为显著,峰值应变逐渐增大,岩样的塑性不断增加,表现出延性破坏的特征.(4)单轴压缩条件下岩样主要以X型裂纹的剪切破裂为主,单一斜平面的剪切破裂为辅;三轴压缩条件下岩样主要以单一裂纹的剪切破裂为主.     

节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式

利用UDEC软件,建立岩石节理剪胀导致岩体渗透特性改变的离散元数值模型,探讨节理剪胀效应对岩体等效渗透系数的影响。数值研究表明,在节理法向闭合和节理剪胀两种机制的共同作用下,随偏应力系数的增加,岩体等效渗透系数遵循先减小后增加的变化规律。当偏应力系数较小时,节理法向闭合机制占主导因素,导致等效渗透系数随偏应力系数的增大而减小;当偏应力系数较大时,节理剪胀机制占主导因素,导致等效渗透系数呈数量级增加。在岩体等效渗透系数的流固耦合方程中必须体现节理剪胀因素。提出的裂隙岩体等效渗透系数经验公式考虑了节理法向闭合和节理剪胀对等效渗透系数的贡献,且物理意义明确;最后参考J.ZHANG的实验研究成果验证了经验公式的合理性。     

类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制

进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生裂纹贯通和翼形裂纹–翼形裂纹–剪切裂纹贯通的 3 种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的 压剪岩石裂纹的流变断裂 判据和计算模型。 利用 流变断裂 实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变 贯通的 理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。     

金川深部超基性岩水化作用及对力学性能影响

金川二矿区矿体埋藏深而地压大,矿区地应力高,岩体节理裂隙发育,围岩稳定性极差.随开采延深、采场面积扩大,采场地压控制和巷道稳定性就成了开采过程重要问题.为了更好的了解巷道的超基性岩石,首先使用膨胀率测试仪对金川岩样的自由膨胀率及含水率测定,以及试件膨胀时的变形测定;再通过岩石抗压试验测定水对岩石强度和弹性模量的作用.实验表明:超基性岩的试件遇水软化,发生较大的变形,内部产生膨胀应力,造成岩石抗压、抗剪强度降低,使围岩发生膨胀变形破坏.通过实验发现金川超基性岩的膨胀软化特性,这对控制巷道的稳定性有一定的科学指导意义.     

应力—渗流耦合作用下原煤渗透特性实验研究

煤岩是典型的层状软岩,在平行原煤节理和垂直原煤节理裂隙面应力作用下,原煤将呈现出不同的渗流规律。采用河南新安煤矿15110工作面的原煤,用酚醛树脂加以包裹,形成方形树脂包裹原煤的透明试件。根据原煤节理情况,选取平行节理方向和垂直节理方向作为试件加载方向,进行应力—渗流耦合作用下原煤渗透特性实验研究,获得应力—渗流耦合作用下原煤的渗流规律。通过实验得出结论:稳定水压条件下随平行节理方向应力的增加,其渗透水流量逐渐增大;透水量随垂直节理方向应力的增大而减少;同时,得到水压与应力耦合作用下原煤的流固耦合方程。     

考虑岩体塑性硬化与软化特性的巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石峰值强度前后非线性硬化与非线性软化特性对软岩巷道围岩变形及力学行为的影响,引入硬化系数与软化系数的概念,基于莫尔-库仑屈服准则与非关联流动法则,推导出圆形巷道围岩四区应力、位移和半径的解析表达式。通过算例,分析了硬化系数和软化系数对塑性硬化区与塑性软化区巷道围岩的影响。结果表明:对于巷道围岩塑性硬化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力硬化系数的增大而增大,径向与切向应变也随内摩擦角硬化系数的增大而增大;而对于塑性软化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力软化系数的增大而减小,径向与切向应变也随内摩擦角软化系数的增大而减小。因此提高巷道围岩塑性硬化区的内摩擦角、黏聚力硬化系数与降低塑性软化区的内摩擦角、黏聚力软化系数可提高围岩承载能力。     

直剪作用下不共面断续节理岩桥 破断试验与数值研究

在伺服控制剪切加载系统下对不共面类岩石断续节理试件进行正向、反向直剪试验,研究直剪下不共面断续节理的岩桥破断机理和剪切规律,试验研究发现,直剪作用下不共面断续节理岩桥破坏过程具有明显的阶段性,经历线弹性阶段、裂纹起裂扩展阶段、岩桥断裂贯通阶段、剪切面爬坡咬合阶段和残余摩擦阶段5个阶段,正向剪切下岩桥呈齿形破断面,反向剪切作用下岩桥产生沿直剪方向贯通的带形破断面,与正向剪切相比,反向剪切下节理的初裂抗剪强度和峰值抗剪强度较大,裂纹倾角、法向应力和相邻节理搭接比例是影响试件初裂抗剪强度和峰值抗剪强度的主要因素。采用FLAC3D对正向、反向直剪作用下不共面断续节理的岩桥破断、剪切破断面的形成过程进行数值试验,数值试验结果和类岩石直剪试件的试验结果基本吻合,数值试验揭示了直剪作用下不共面断续节理岩桥的拉裂破坏和破断面的剪切屈服机理。     

钢结构建筑防火问题探讨

阐述了钢结构防火保护的重要性，探讨了火灾情况下钢材的热物理性能、力学性能，介绍了常见的钢结构防火保护方法，并指出目前在钢结构防火设计方面存在的不足。     

碎石桩灰土桩复合地基桩土应力比的试验研究

在实验室条件下,用碎石或灰土圆柱芯增强体与粘性土组成的复合地基单位桩模型,模拟试验现场碎石桩和灰土桩的工作状态,探讨桩土复合体的变形模量比与桩土应力比之间的关系.大量的试验结果表明无论是在水平方向还是纵向,复合体的变形模量和强度都不是两种材料按一定几何比例的简单叠加;两种材料变形模量的比值也不能反映复合试样中的桩土间的应力分配.