节理粗糙度对应力波传播的影响研究

考虑节理吻合程度,分析节理粗糙度对应力波传播和节理岩石力学特性的影响规律。使用分离式霍普金森压杆对预制节理试样进行冲击压缩试验,定性研究节理吻合程度对应力波传播的影响,采用投影覆盖法分析节理面,探究分形维数对应力波传播的影响规律。由劈裂试验获得粗糙节理面试样,2个标准试样组合得到光滑节理面试样。试验中控制子弹速度保证入射波的相同,得到以下结论:光滑节理试样的透射系数和等效刚度与完整试样相比衰减约2.1%,表明光滑完全吻合节理对应力波传播影响不大;节理吻合程度相同时,节理粗糙度越大(分形维数2.088～2.214),应力波穿越节理试样的透射系数和等效刚度越小,其中等效刚度近似呈线性减小,透射系数呈二次曲线减小;节理粗糙度相同(分形维数)时,节理吻合程度越小,节理应力波透射系数和试样等效刚度越小,表明节理吻合程度是应力波传播的重要影响因素。     

干耦合超声波测试技术及其岩石动静参量测试应用

岩体非线性特征随深度增加不断凸显,其力学参量现场实时精确测量及长期监测,为地应力解除过程中岩体变化特征及应力监测提供了必要的基础。然而目前岩石力学参量测定多基于室内力学试验,时效性及拟合方法都会对测试结果带来误差。传统耦合超声波发射、接收探头对接触面平整性要求高,无法实现布置于现场钻孔内的长效监测。基于干耦合点接触声波探头测速技术,通过对声波发射、接收探头设计,电路板稳定性及去噪算法研究,研发出具有瞬时采集、无线传输功能的数字化波速采集系统。通过对同一区域取自现场加工的?50 mm×100 mm花岗岩岩样及地应力解除岩芯,分别进行室内力学试验及波速测定,以计算获取相应静态、动态弹性模量。结果表明:首先,自研发基于干耦合点接触声波测速采集系统,对不同工作接触面适应性较好,数据误差在规范允许范围内。其次,对于同一区域相同岩性不同尺度、形态的岩样,其动态、静态弹性模量关系彼此间具有适用性。这就为现场基于干耦合点接触声波测速计算获得的岩体动态弹性模量,推算其静态弹性模量提供了依据。进一步的,基于干耦合点接触声波测速数字化采集系统,岩体动、静态力学参数在现场地应力岩芯解除过程及岩体长期监测过程中的实时采集及分析研究,具有一定的可行性。     

深部花岗岩CSIRO地应力测量中高压双轴加卸载试验及非线弹性分析模型

为了消除深部岩体非线性特性对CSIRO方法地应力测量误差,通过室内三轴压缩试验等手段,提出一种平均应力与体积模量和剪切模量之间的非线性双曲线模型,模型参数具有明确的物理意义,且线性只是非线性关系中特例。在进行高压双轴加卸载试验时,研发了一套高压双轴加载试验装置以模拟解除岩芯的高压环境。将非线性双曲线模型用于CSIRO解除岩芯的平均应力与应变之间的非线性关系特征方程中,与传统线性方法处理数据进行了误差对比,所提出的非线性方法具有更高的精度。加入参数k1消除环氧树脂胶对计算带来的误差,且k1对体积模量和剪切模量不敏感,可以用分段线性拟合的方法确定。     

基于虚拟仪器的微震实时监测系统

煤矿中发生的岩爆、煤和瓦斯突出等地质灾害与岩体中的微震现象有着必然的联系,通过监测地下微震信号可以确定地下岩石破裂的范围和程度,为矿山的地下安全监测提供有力的证据。以往基于DSP或其他单片机的微震系统,其资源的有限性很难达到理想的采集效果,并且难以完成先进算法的实现;而本系统实现了对多路微震信号采集及先进的小波变换处理算法,充分发挥了虚拟仪器的优势。该系统的监测结果与实际矿震十分吻合,得到的定位结果小于规定的误差上限,很好地完成了对微震的实时监测及分析。     

基于双温度补偿的瞬接续采型空心包体地应力测试技术研究

为满足地应力精确测量和长期监测的技术发展要求,基于空心包体应变计地应力测量技术,通过对采集电路稳定性、完全温度补偿技术数字化及复杂环境下装备适应性进行研究,开发出具有瞬时采集、断电续采功能的前端数字化采集系统。基于温度自补偿技术及双温度补偿设计实现完全温度补偿技术在前端数字化型空心包体应变计地应力测量中的应用。室内标定试验和现场测试数据显示,双温度补偿技术对原温度补偿算法数据的修正量达到15%。采用围压率定法和真三维地应力试验台进行模拟现场条件的室内测试,结果显示数据真实反映空间应力变化。在3组现场地应力测量中,应变数据真实反映解除过程的岩芯缺陷、构造扰动、温度变化影响及解除应力演化过程,双温度影响修正应变值分别为64,86με。在温度强扰动条件下,通过双温度补偿算法修正,数据稳定性仍然达到了30 min内数据波动幅度小于5με的标准。双温度补偿算法的瞬接续采型前端数字化空心包体应变计地应力测量技术在室内试验和现场测试中均表现了良好的测试精度和采集系统稳定性。     

深基坑钢管复合土钉墙支护的工程应用与力学机理分析

以北京三峡大厦深基坑开挖支护为工程背景展开研究，运用FLAC^3D对三峡大厦深基坑的开挖支护过程进行了动态数值模拟，同时，随着基坑开挖支护的进行，实时监测基坑的变形情况，直到基坑开挖支护完成。通过数值模拟结果与实测基坑变形数据分析比较，可知数值模拟的方法应用于基坑开挖支护过程是比较可靠的，且钢管桩复合土钉墙能很好地满足基坑支护稳定性的要求。     

深部岩体稳定性评价的声发射—压力耦合模式

以海沟金矿的大面积采空区为研究对象，将压力观测，声发射检测，位移观测等多种手段联合用于采空区围岩的稳定性监测，通过分析各种信息之间的耦合关系，得到了由压力和声发射联合表示的岩体稳定性评价的三种“判别模式”，即升压稳定模式，降压稳定模式和降压不稳定模式，实践表明，所得到的判别式利用了压力和声发射这两种普通信息之间的“耦合内涵，因而有着更好的可操作性，更宜于现场监测人员的理解和掌握。     

桥梁模态频率与运营环境作用的相关性

桥梁模态频率随运营环境作用的变化规律是结构健康监测的研究主题之一.根据东海大桥6 a监测数据的周期变化特性,识别了运营条件下主梁竖弯、侧弯、扭转基频变化的影响因素,采用偏相关系数和周期平均法对比了各因素的影响程度.研究发现,东海大桥的模态频率存在1 a、1周、1 d、12.42 h等变化周期,与结构温度、交通荷载、风荷载、海面高度等的变化周期相吻合;结构温度和交通荷载是引起该桥频率变化的最主要因素,它们在各周期上的相对影响大小不同;周期平均法可有效分离监测数据中的年、周、天周期成分,揭示不同运营环境作用与频率变化的相关性.研究结果有助于加深对桥梁运营期频率变化的理解,从而更准确地评估结构性能.      

基于模糊聚类分析的回采巷道围岩分类与支护研究

西石门铁矿回采巷道围岩变形破坏严重,破坏形式复杂。本文通过对西石门铁矿的现场调查,得出影响回采巷道围岩稳定性的主要因素,并以这些因素为分类指标,根据模糊聚类分析原理,采用VB6.0语言建立分类程序,对西石门铁矿回采巷道围岩进行分类。在回采巷道围岩分类的基础上,本文又进行了回采巷道支护方法研究,针对不同类别的巷道围岩分别提出相应的支护方案。