峰后砂岩非Darcy流渗透特性的试验研究

研究高应力状态下，尤其是峰后低围压下岩石的渗透性具有十分重要的现实意义。利用获得专利权的岩石渗透试验装置与MTS815．02岩石力学伺服试验系统相配套，用来测试单轴峰后给定应变状态下岩样的非Darcy流渗透特性。在阐述岩石Darcy流渗透性的测试原理及误差的基础上，介绍了峰后岩石非Darcy流渗透特性的测试原理、试验系统与测试方案，并给出峰后中砂岩非Darcy渗透特性的试验结果。试验数据表明，单轴峰后应力状态下中砂岩的渗透率k与峰前比较有量级增加，峰后k值随轴向应变ε增长呈二次抛物线关系。     

湿度应力场的数值模拟

基于新的湿度应力场理论,建立了湿度应力场的数值模拟方法,并用通用有限元分析软件ANSYS中的温度应力场模块,有效地模拟了圆形硐室遇水作用的湿度应力场问题.数值模拟的结果与解析解结果的一致性表明,所建立的数值模拟方法是有效的.     

轴向荷载对锚杆横向振动特性影响的数值分析

基于梁的横向振动理论,建立了锚杆横向振动的力学模型,得到了轴向荷载下锚杆横向振动的控制方程。考虑了轴向荷载对锚杆托盘与围岩接触的影响,通过ANSYS建立有限元模型,将接触面用实体单元替代,对不同轴向荷载下的锚杆做了有预应力的模态分析。模拟结果表明,锚杆横向振动固有频率都随轴向荷载的增大而增大,而且对不同岩性条件下的锚杆横向振动影响稍有差别,对各阶固有频率的影响规律也不尽相同,低阶规律较为明显,其中1阶、2阶、3阶随轴向载荷基本成线性增长。该结论可为煤矿、公路以及边坡锚杆轴向受力的实时无损检测提供指导。     

软岩巷道的弹-黏塑性分析

软岩巷道围岩体具有明显的大变形、大地压、长时间持续流变的特性，这使得软岩巷道尤其是衬砌支护之后巷道的大变形研究及控制机理成为复杂的力学问题．本文利用围岩与支护的接触条件，运用弹-黏塑性理论研究了软岩巷道问题，并探讨了巷道位移、支护阻力与黏性系数和时间的关系．研究结果显示：黏性系数越小，时间对于软岩巷道变形影响越大；增大围岩的黏性系数将会减小巷道的变形．     

破碎砂岩承压变形时间相关性试验

破碎岩石的承压变形具有明显的时间效应，文中自行设计了破碎岩石承压变形仪，结合摆锤杠杆式压力机建立破碎岩石的蠕变测试方法，并针对破碎砂岩开展了相关蠕变试验研究，总结得出蠕变变形与轴向载荷、破碎块径等的关系．结果显示，在金属缸筒试验条件下破碎岩石不出现加速蠕变阶段；大载荷破碎岩样的蠕变变形余量较小载荷时小；载荷增加，稳定蠕变前的变形行程随之增加，块径对破碎岩样计入蠕变后的变形量影响逐渐减小，各块径破碎岩样的稳定蠕变曲线逐渐接近．     

湿度应力场理论在软岩巷道围岩稳定性控制中的应用

通过对徐州东部软岩矿区煤层底板矿物成分分析和岩样的膨胀性试验，以及对软岩巷道底板含水状态和围岩变形实测，得到了有关软岩巷道的围岩岩性参数和实际变形规律：运用湿度应力场理论的数值模拟方法对软岩巷道的遇水软化和膨胀特性进行了分项分析，研究结果在实际软岩巷道围岩稳定性控制中得到了应用。     

机械式可回收锚杆支护效果分析

机械式可回收端锚锚杆是一种作用机理及结构与普通锚杆均有所不同的新型锚杆,其锚固力由其胀壳式锚头通过受力使膨胀壳张开所产生的卡紧力和孔壁摩擦力提供。数值模拟和物理试验结果表明,这种类型的锚杆锚固力比普通锚杆的锚固力最多可提高75%,且施工速度快,支护安全性好,尤其适用于岩石或硬质煤层的巷道支护。     

液压支架四连杆系统的受力分析

本文在文献（１）的基础上，以ＰＹ４００型综放支架为例，对支架四连杆系统的受力特点，几何特征及其相互影响作了全面的分析，结果表明，支架前后连杆受力与支架的几何特征密切相关；连杆受力随采高Ｈ的变化曲线与铰点Ｏ的双曲线形状具有极为相似的性质，这些对综放支架四连杆系统的改进或设计具有参考价值。     

采场覆岩复合关键层的判别条件

当采场覆岩中存在两层邻近坚硬岩层时，在一定条件下会形成复合岩层，整体变形破坏，其强度和刚度将大大加强，将对整个采动覆岩变形、破断、移动全过程产生影响。利用现代力学原理，推导出了两层硬岩中间有一层软弱夹层时，能形成复合岩层的条件是软弱夹层与硬岩接触面上的剪应力不超过接触面上的抗剪强度，据此建立了能形成复合岩层的判别公式，将复合岩层用一等效单一岩层代替，即可用单一关键层的判别方法判别复合关键层。     

湿度场对膨胀岩巷道围岩变形影响规律的研究

根据湿度应力场理论与温度应力场理论控制微分方程存在的类比关系，通过参数转换，将求解湿度应力场问题转化为求解温度应力场．并利用ANSYS大型有限元软件系统中的温度应力场分析功能，对不同含水率情况下，膨胀岩巷道遇水和地应力耦合作用问题进行了数值模拟．研究结果表明：随着膨胀岩含水率θ的增加，巷道顶板最大下沉量（Uy）max,底板底鼓变形量（uf）max,两帮移近量（ux）max均有明显的增加，其中底鼓变形最为剧烈；巷道围岩的应力随着含水率θ的增加而减少．但这并不表示巷道的稳定性得到改善，其原因是遇水作用后巷道围岩岩性软化、强度降低．研究结果可为巷道的支护设计提供了理论依据．