含预制裂隙类岩石裂隙演化与破裂特征的试验研究

裂隙岩体是自然界中普遍存在的工程岩体,在外力作用下易引起岩体结构破坏失稳而诱发工程故事。为此,基于相似理论制作了含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机,对含有不同裂隙长度和裂隙倾角的类岩石试样进行单轴压缩试验,分析其裂隙演化规律和破裂特征。研究结果表明:含预制裂隙试样的抗压强度明显低于完整试块;当主裂隙长度一定时,裂隙岩样的峰值应力随次裂隙长度的增大而降低;当裂隙倾角为0°和60°时,裂隙岩样表现为拉伸型翼形裂纹的破坏形式;当裂隙倾角为30°和45°时,裂隙岩样表现为拉剪混合型裂纹的破坏形式,既有翼形裂纹,又有次生共面裂纹。     

康家湾矿含水层下采场导水裂隙带发育高度预测

康家湾矿Ⅲ-1矿体为一赋存在含水层下的矿体,为确保其回采的安全,采用RFPA2D对不同结构参数采场导水裂隙带的发育高度进行了模拟,建立了采场导水裂隙带发育高度预测的ANFIS模型,对康家湾矿Ⅲ-1矿体14#采场导水裂隙带的发育高度进行了预测,同时还对其进行了实测.研究结果表明:在矿岩力学参数不变的条件下,矿房跨度、间柱跨度及采空区高度是影响采场导水裂隙带发育高度的关键因素;所建立的采场导水裂隙带发育高度预测的ANFIS模型的拟合精度和预测精度分别达95%和98%以上;采用该模型预测的康家湾矿Ⅲ-1矿体14#采场导水裂隙带的发育高度与实测结果吻合良好.     

十字交叉裂隙扩展机理试验与数值模拟研究

岩石内部微裂隙的起裂贯通破坏易引发边坡滑坡、隧道塌方和采场冒顶等工程事故,造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。为了探究裂隙岩石中裂隙演化规律及破坏机理,根据相似理论,采用细沙、白水泥和水按一定比例制作含十字交叉裂隙的类岩石试样,利用RMT-150B岩石力学试验机对其进行单轴压缩试验,并基于室内试验测试结果,建立了含预制十字交叉裂隙岩石试样的PFC数值模拟模型,分析含十字交叉裂隙试样的裂纹起裂、扩展和贯通的演化规律及其失稳破坏机理。研究结果表明:含十字交叉裂隙试样的峰值强度和弹性模量低于完整试样;数值模拟结果的峰值强度、弹性模量、起裂应力和裂隙倾角的变化关系与室内试验测试结果的变化关系基本吻合,即随着裂隙倾角的增大呈现先增大后减小的倒"V"形变化趋势;裂隙倾角为0°时微裂纹起裂于主次裂隙尖端,裂隙倾角为30°时裂纹起裂于主裂隙尖端,裂隙倾角为45°和60°时裂纹起裂于次裂隙尖端;微裂纹数量随应变增加经历了静止期、增加缓慢期、中期增加期和最活跃期4个阶段,且后一阶段增长率总是高于前一阶段;裂隙倾角为0°、30°、45°和60°时试样的破坏模式均为对角剪切破坏。     

干湿交替条件下红土边坡破坏机理试验研究

为了研究红土边坡在干湿交替条件下的破坏特征及其破坏机理,根据相似理论,建立了与工程边坡相似的模型边坡,采用测试元件,对试验边坡开展了长达一年半的监测,分析其在降雨、非降雨等干湿交替条件下边坡破坏特征及其破坏机理。研究结果表明:在非降雨条件下,试验边坡表面红土层裂缝的产生与其含水率有关,当其含水率低于27.5%时,其表面红土层开始产生裂缝,且裂缝数量和裂缝宽度随含水率的减小经历了缓慢增加、急剧增加和稳定发展的3个阶段;在干湿循环条件下,试验边坡表面红土层的裂缝经历了开裂、愈合、再开裂的循环过程,随降雨次数的增多,裂缝将沿边坡表面向其深部发展,且其宽度和深度也逐渐增加,地表水将沿裂缝深度方向渗流到边坡底部的红土层中,造成红土颗粒泥质化;在干湿交替作用一年半后,地表水将沿试验边坡2条垂直裂缝渗流到边坡底部的土体中,导致其由下往上逐层被软化崩解,最终形成导水通道,诱发边坡大规模滑坡。     

铀矿堆浸尾渣胶结充填体强度特性试验及其应用

采用清水、氨水以及CaO等三种中和剂对铀矿堆浸尾渣进行中和试验,以确定合适的中和剂。将确定的中和剂以及渣浆浓度、灰渣比按一定比例配制成胶结充填体标准试样,采用RMT-150B岩石力学试验机,测试其不同龄期的抗压强度。根据测试结果,选用渣浆浓度为80%、灰渣比为18的胶结充填体对某铀矿工业性试验采场进行了充填,同时还对其进行了应力测试。研究结果表明,CaO是比较理想的中和剂,其耗量为尾渣干重的0.2%;渣浆浓度、灰渣比是影响堆浸尾渣胶结充填体强度的关键因素,其强度与渣浆浓度成正比,与灰渣比成反比;渣浆浓度为80%、灰渣比为18的堆浸尾渣胶结充填体,龄期为7d时,其抗压强度大于2 MPa,塌落度为13mm;选用该配比的堆浸尾渣胶结充填体的试验采场应力测试结果远低于其抗压强度,有效地控制了该矿试验采场深部开采的地压。     

提高青年研究生导师能力研究

导师能力是决定研究生培养质量的关键。青年导师学历高、科研能力强、学术思维开放、精力旺盛,但普遍缺乏指导经验。青年导师应从提升自我开始,做好学术科研的同时,注重道德品质及治学态度的修养,在培养研究生的过程中找准角色与定位。在研究生培养过程中,通过转变学生学习理念、培养创新技能、建立畅通的师生沟通渠道、制订合理激励机制,并采取因材施教的措施,培养硕士研究生的科研创新能力。通过团队文化的营造,提升团队的创造力与凝聚力。     

湖南某金属矿山地下采空区稳定性分析及其对地表稳定性的影响研究

长期存在的采空区给地表居民带来巨大的安全隐患。本文建立了湖南某金属矿山地下采空区数值模拟计算模型,并采用自编接口程序绘制了模型相关剖面位移等值线等图,进而对该采空区对地面沉降的影响进行了分析研究。结果表明,采空区顶板的变形对地表有较显著的影响,必须立即进行处理。最后还提出了合理的采空区处理措施,以保障后续开采工作顺利、安全地进行。     

基于直膨式热泵技术的深井集热降温实验系统

为解决矿山深层化开采引发的热害问题,营造舒适安全的矿井作业环境,推动深井高温控制技术的发展,提出了基于直膨式热泵技术的深井集热降温系统,并通过室内试验对装置的运行工况和土体降温效果进行了试验研究。结果表明:在RT(室内温度)为29.1～34.3℃的条件下,土体温度场由45～55℃降至20～25℃,热传导主要发生在水平方向;集热降温阶段的制冷性能系数EER的最大值为2.24,均值为1.64,明显高于理论值;系统整体运行高效稳定,集热制冷效果显著,为全面防治深井热害问题提供了一种新思路。     

干湿循环作用下不同围压尾砂的力学特性

为探究吸湿脱湿循环作用下湖南省某尾矿库尾砂在不同围压下力学行为的变化规律,对尾砂试样进行0~6次吸湿脱湿循环试验。在围压为100、200、300 kPa的情况下分别对特定的尾砂试样进行室内常规三轴试验,得到了尾砂试样的承载能力变化趋势、吸湿脱湿循环对尾砂试样黏聚力和内摩擦角的影响、孔隙水压力与剪缩剪胀之间的关联等力学特性。试验结果表明:随着吸湿脱湿循环次数的增加,尾砂试样强度逐渐减弱且初次吸湿脱湿循环后强度下降较明显;吸湿脱湿循环导致尾砂试样内摩擦角和黏聚力下降;孔隙水压力的变化趋势在一定程度上能反映试样的剪缩剪胀特性;吸湿脱湿循环和高围压作用对试样的剪胀特性均有一定的抑制作用。