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。     

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。     

厚壁圆筒花岗岩在动静耦合循环冲击 作用下的动态力学特性试验研究

为研究动静耦合循环冲击作用下厚壁圆筒花岗岩的动态力学特性,利用改进的霍普金森杆,选取不同轴向预应力对花岗岩试样进行等幅循环冲击。试验结果表明:轴向预应力为83 MPa,试件的反射波和透射波在冲击破坏时出现最大和最小峰值;不同轴向预应力对试件的动态变形模量和最大应变具有不同的影响;随轴向预应力的增大,试件的组合强度呈递增趋势,表现出一定的"强化效应"。试件在循环冲击过程中,动态强度和应变率成相反规律,表现出较好的应变率效应;轴向预应力影响着试件的破坏形态,随轴向预应力的增加,试件由剪切-拉伸混合破坏向剪切为主的剪切-拉伸破坏模式过渡。     

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。     

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.     

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。     

缓倾斜层状石膏矿开采沉陷相似模拟

采用相似模拟的实验方法,模拟了衡山石膏矿开采上覆岩层的破断、运移特征及导水裂隙带发育高度和开采沉陷规律,并对其开采沉陷进行了实测。相似模拟结果表明:当矿房跨度大于10m时,采空区上覆岩层开始产生竖向裂隙和层间水平裂隙;随着矿房跨度的增大,直接顶呈悬臂梁结构破断而逐渐逐层垮落,老顶则出现了初次来压和几次周期性来压;当矿房跨度为164m时,地面已整体塌陷,最终垮落带高度和层间水平裂隙发育高度分别为55m和94.5m,为采空区高度的18.3倍和31.5倍;地表沉降的最大值和地面塌陷的影响范围分别为115cm和342m,与其实测结果吻合良好,且两者的相对误差分别为15%和2.3%。