非线性法向变形节理对弹性纵波传播的影响

从波的弹性位移出发，推导线性位移不连续模型，然后引入等效位移假设，建立节理非线性位移不连续模型。依据所建立的非线性模型，获得垂直入射纵波在非线性法向变形节理处传播的透射和反射系数的解析解。利用该解析解，研究节理初始刚度、节理闭合量与允许闭合量的比率以及入射波频率对节理透反射系数的影响，并与已有的数值计算结果进行比较，两者吻合很好。     

动静组合载荷作用下岩石失稳破坏的突变理论模型与试验研究

应用突变理论分析了受一维静载岩石系统的稳定性及变化规律,建立了一维静载岩石系统在动载作用下的非线性动力学模型,发现静载岩石系统自振频率变化规律,以及动载作用与一维静载岩石系统的响应存在非线性关系,当动载力幅和频率达到一定值时,会引起一维动静组合加载岩石系统振幅的突跳,从而引起岩样子系统的失稳破坏,在一维静载岩石系统动载作用演化过程中,动载信号强度的大小起着决定性作用。上述理论分析与一维动静组合载荷岩石系统的失稳破坏试验结果是吻合的。     

中应变率下动静组合加载岩石的本构模型

阐述动静组合加载岩石的本构模型研究意义，并对国内外关于岩石动态本构模犁的研究方法进行分类。采用组合模型研究方法，将统计损伤模型和黏弹性模型相结合，分别建立中应变率下二维和三维受静载荷作用岩行在动载荷作用下的本构模型（动静组合加载本构模型）。对一维动静组合加载本构模掣用不同静应力的相关试验进行验证，其结果表明，利用该模型计算得到的本构曲线与试验结果具有较好的一致性。对于三维动静组合加载本构模型，采用动力三轴试验机加围压时对应的岩石动载本构关系进行验证。     

二维动静组合加载下岩石破坏的试验研究

为模拟地下深部开采中二维应力状态下矿岩采掘及某些矿柱的稳定性问题，将特制的一维水平静压装置和Instron电液伺服材料试验机组合进行二维动静组合加载下红砂岩破坏的试验，研究当动载固定不变时红砂岩在不同水平静载和不同竖向静载下破坏的基本规律和特征，为深部采矿和矿柱等的稳定性分析提供理论与试验依据。     

动静组合加载下岩石破坏的应变能密度准则及突变理论分析

阐述了岩石在动静组合载荷作用下使用应变能密度定义破坏准则的适用性。分析认为，岩石破坏的应变能密度的临界值与岩石破坏之前的不可逆变形过程和外界条件有关，而不可逆变形过程主要是由于岩石的非弹性变形、损伤和其他内部耗散机制引起的，且反映静水胜力的体积变形能在某些应力状态条件下的岩石破坏中是不能忽略的。提出用机械模型来反映动静组合加载下岩石单元体弹性的劣化和非弹性变形的产生以及加载速率的影响，并以机械模型为基础，求出受一维静载岩石在动载作用下破坏应变能密度的临界值。同时，根据静力预加载结构的冲击屈曲突变模型，建立了静加载岩石系统的冲击破坏模型，进一步分析了动静组合加载下岩石的破坏。最后，采用低周疲劳加载方法在Instron电液饲服摔制材料试验机卜进行了红砂岩中心变率下的动静组合加载破坏试验，对应变能密度准则和突变理论模型进行了验证。结果表明，理论模型与试验结果有较好的一致性。     

基于应变能密度的非均质岩石损伤本构模型研究

基于岩石细观单元弹性模量近似服从Weibull分布的假设,结合应变能密度理论,建立岩石损伤本构模型,借助声发射事件能量信号和岩石纵波波速提出岩石均质度系数m和弹性模量折减系数K_0确定方法,并对参数进行修正。利用建立的损伤本构模型进行单轴加载模拟,将模拟结果曲线与已有模型理论曲线以及单轴加载实验曲线进行对比,该模型能很好地描述试件应力、应变关系与声发射情况。在此基础上,利用该模型进行石膏试件反复加载模拟,分析其应力–应变及声发射特征,并与室内实验结果进行对比分析。研究结果表明:试件均质度越高,脆性破坏特征越明显;借助声发射信号和岩石纵波波速确定的均质度m以及弹性模量折减系数K_0的计算结果与试验结果吻合。基于应变能密度的岩石损伤本构模型的构建为综合考虑岩石的均质度及反复加载过程对岩石试件影响提供了新的理论依据。     

静载荷作用下磷矿石多颗粒的破裂过程数值试验

为了研究静载荷作用下磷矿石多颗粒的破碎规律,用岩石破裂过程分析系统RFPA2D建立了在静载荷作用下多颗粒磷矿石在破碎腔内破坏的数值模型,分析探讨了静载荷和破碎腔的约束作用对磷矿石多颗粒试样的破碎效果和能量消耗的影响。数值模拟结果表明,静载荷破碎多颗粒磷矿石时,在破碎腔中间的磷矿石颗粒的破坏单元数相对较多;破碎腔内磷矿石在一定的压缩变形范围内破碎单元消耗的能量相对较少。因此,为了获得较好的破碎效率和节能效果,在设计破碎机时应考虑颗粒的破碎行为。     

基于Phase2有限元分析的巷道围岩稳定性研究

在简要介绍Phase2有限元软件原理的基础上,以贵州某煤矿回采巷道为工程实例,建立巷道围岩在自然状态下的数值模型,分析了巷道围岩的位移场、应力场及塑性区分布规律,得到了围岩潜在变形破坏区域。研究结果能为后期的支护设计和加固措施提供一定的参考。     

基于3DMine的戈塘金矿矿体形态分析

在矿山已有勘探资料的基础上,利用3DMine矿业工程软件对戈塘金矿二龙口矿段上免浪块段13~25号勘探线之间的13、30、34号矿体进行三维地质建模,建立了钻孔数据库、地表三维实体模型及金矿体三维实体模型,并对矿体形态进行了分析。为矿山选择合理的开采方法、优化生产方案、高效管理及决策提供了依据。     

开采扰动对戈塘金矿围岩稳定性影响的数值分析

以贵州戈塘金矿上免浪矿段13#矿体为研究对象,根据矿体的矿体赋存状况,利用RFPA2D–Dynamic程序对其开采过程进行数值模拟研究,分析了围岩的应力分布、变形破坏特征。研究结果表明,随着工作面的推进,开采扰动打破了围岩中原有的应力平衡,引起应力重新分布。开采后,采空区上方出现一个倒置漏斗状的破碎区域,该破碎区域会释放一部分压力。同时,采空区为顶板的移动提供了空间,诱发围岩的失稳。围岩的破坏特征在开采的初期主要表现为剪切破坏,而后为拉破坏,二者的交替进行最终导致围岩的破坏乃至垮落。