3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

煤峪口矿81010工作面煤层底板裂隙发育特征及防治

针对煤炭开采过程中出现的突水事故,采用RFPA数值模拟软件建立采动模型,对底板裂隙破断过程和声发射进行模拟,研究煤层底板采动裂隙扩展突水通道,结果表明:离断层越近,断层内水压导升高度越高,断层出现活化,裂隙扩展发育,最终贯通形成导水通道,在进行注浆改造后,单个钻孔的最大涌水量为8 m³/h,说明注浆加固防治水效果较好,能确保工作面的安全回采。     

含齿形裂隙类岩石材料单轴压缩试验研究

为研究含齿形裂隙岩石在单轴压缩下的破坏特征及强度特性，制作了含不同裂隙倾角和起伏角的齿形裂隙类岩石材料试件，并采用岩石力学伺服试验机进行单轴压缩试验。试验结果表明：（1）试件主要产生拉伸、剪切和拉剪复合裂纹，且根据裂纹的扩展路径可划分为A型（拉伸破坏）、B型（剪切破坏）、C型（复合破坏）3种破坏模式，裂隙倾角对试件最终破坏模式影响显著；（2）当裂隙倾角较小时，试件应力—应变曲线为多峰曲线，随着裂隙倾角的增大，曲线呈单峰形式，表现为延性减弱，脆性增强，而裂隙倾角相同但起伏角不同的试件应力—应变曲线大致相同；（3）当裂隙起伏角相同时，试件当量峰值强度随裂隙倾角的增大呈先减小后增大的规律，且裂隙起伏角对试件当量峰值强度的影响小于裂隙倾角。     

矿山深部卸压技术研究现状及展望

随着国内外矿山进入深部开采阶段，高应力特征显现，岩爆、冲击地压等地质灾害频发，增加了深部矿产资源开采的难度。卸压技术能够有效解决矿山深部局部高应力集中并防治矿山动力地质灾害，因而受到国内外学者的广泛关注。通过梳理国内外卸压技术研究现状，归纳总结了主要卸压技术（包括水力卸压、钻孔卸压、卸压槽/卸压巷道和爆破卸压等）及常用的研究手段（相似材料模拟和数值模拟），对比分析了各类卸压技术的优缺点。结合当前金属矿山深部开采的实际需求，提出未来卸压技术理论研究的若干重要方向：（1）深化理论研究，通过经验公式来确定合理的卸压参数，从而指导生产实践；（2）相比其他卸压技术，爆破卸压的应用前景广阔，同时多种卸压方法相结合是未来深部矿山开采的有效措施；（3）数值模拟在卸压技术及参数确定方面的优势显著，未来卸压技术研究应充分了解现场复杂地质条件，结合相似模拟、数值模拟与现场试验，提出一套适用于金属矿山深部开采实际的卸压技术方案。     

重塑膨胀土制样长度对试样密度分布的影响

在对重塑膨胀土裂隙性问题的单元试验研究中,传统的分层制样法易产生"层间薄弱带",从而影响试验结果的准确性。针对这一问题,采用增加制样高度的单层压实制样方法,探讨了制样高度对重塑膨胀土试样密度的影响。试验结果表明:试样密度沿深度方向变化规律类似,均呈现出顶部大、底部小的分布特征;增加制样高度导致试样顶部与底部密度差及密度变化率发生改变;试样密度变化率随深度分布存在拐点,拐点以上部分密度变化率较小,以下部分较大;随着制样高度的增大,拐点位置向试样下部移动;以拐点位置为基础,初步给出了适合本制样方法的制样高度。     

2016—2017年北天山地区两次6级地震前地电场异常

地下介质在应力积累过程中，会导致岩体裂隙结构变化，从而使得大地电场E_T的优势方位角发生变化.文中收集了2016年到2017年的数据，利用大地电场优势方位角方法，提取与分析了北天山地区2016年12月8日呼图壁6.2级和2017年8月9日精河6.6级地震前地电场异常，探讨这两次6级地震前的地电场异常表现特征.结果表明:这两次地震前，震中周围的乌鲁木齐、克拉玛依台均显示出显著的地电场异常，即岩体裂隙优势方位角异常；异常特征以突跳和偏转为主；岩体裂隙结构发生异常时间上存在准同步性，表现出短临异常信息.因此，地电场岩体裂隙优势方位角方法短期内具有一定的预报效能，可为今后利用地电场方法预测地震积累经验和震例.     

微裂隙中水泥浆液渗滤效应的可视化试验研究

在微裂隙岩体注浆过程中,水泥浆液的渗滤效应对注浆效果的影响显著。自主研制了一套微裂隙注浆可视化试验系统,该系统由注浆系统、微裂隙模型以及监测系统3个部分组成,监测系统又分为显微监测系统和压力流量监测系统。当水泥浆液进入微裂隙模型后,利用显微监测系统对裂隙入口处的渗滤效应进行实时观测。利用压力流量监测系统对注浆试验过程中的注浆压力以及累计流量进行自动记录。运用自主设计的微裂隙注浆可视化试验系统,对微裂隙中的水泥浆液渗滤过程进行试验研究。采用3种水泥浆材(超细水泥Ⅰ、超细水泥Ⅱ和普通水泥),研究在注浆压力2.0 MPa、水灰比1.0的条件下,不同水泥颗粒粒径大小在不同裂隙开度下的浆液渗滤效应。通过试验发现,当裂隙开度较小时,在裂隙入口处形成了完整的半圆拱形滤饼;随着裂隙开度的增加,在裂隙入口处形成断续分布状滤饼;当裂隙开度增加到无渗滤发生时,裂隙入口处仅残留少量水泥颗粒附着物。通过试验获得了3种水泥的最小可注入裂隙开度大小b min和最小无渗滤裂隙开度大小b crit:超细水泥Ⅰ的b min和b crit分别为80和280μm;超细水泥Ⅱ的b min和b crit分别为100和300μm;普通水泥的b min和b crit分别为140和310μm。研究结果发现水泥粒径的减小对最小可注入裂隙开度大小的影响较大,但对最小无渗滤裂隙开度大小的影响较小。结合渗滤趋势k值,发现随着水泥粒径的减小,相应的k min和k crit值会随之增加,水泥浆液更容易在裂隙入口处发生渗滤,这是因为超细水泥比表面积更大,水泥颗粒间易发生团聚。