充填料浆固结过程对裂隙岩体力学性能影响的实验研究

为了探究深部工程中充填料浆的固结过程对裂隙岩体力学性能的影响,以某矿深部花岗岩为例,基于含裂隙充填岩石、含裂隙未充填岩石、完整岩石的单轴压缩试验,结合3种岩石脆性评价指数,系统地研究了充填料浆的固结过程对裂隙试件力学指标、应变能转化机制、岩石脆性程度的影响。研究结果表明,3种工况试件的应力-应变曲线大多属Ⅱ型,含充填料浆的裂隙试件,其抗压强度低于完整岩石、高于未充填裂隙试件;随料浆固结时间的延长,裂隙试件的强度呈增加趋势,弹性模量呈现一定的时效性。渗入岩石内部的料浆增强了组合试件吸收应变能的能力,且随着固结时间的延长、料浆浓度的升高,试件的吸收应变能能力逐渐增强;在峰值应力附近,试件的可释放弹性应变能快速转化为耗散应变能,耗散应变能则用于岩石的失稳破坏。随料浆固结时间的延长,组合试件的脆性程度逐渐增强,而当灰砂比为1:8、固结时间为7d时,组合试件脆性程度最低。     

高山滑雪中心大坡度雪地路基稳定性数值模拟研究

高山滑雪赛事中的滑雪赛道施工时需对其原有的大坡度边坡进行碎石土回填与土方开挖,2种施工工艺均可对赛道稳定性造成潜在威胁。基于数值模拟分析表明,D2回填赛道在未设置抗滑桩支护措施时,赛道存在一定的滑移风险,增加抗滑桩后可显著提高赛道的整体稳定性。F1赛道开挖完成后的赛道整体变形值较小,其稳定性良好,但须在造雪前进行赛道清理工作。     

落锤冲击破碎下矿石碎屑分布特征实验研究

为了研究矿石冲击破碎后的块度分布情况,利用落锤冲击实验装置,对磁铁矿石试件进行不同冲击高度的破碎实验。通过定义碎屑形态特征、引入分形理论,系统地研究了碎屑的尺寸特征、分形维数等变化规律。研究表明,随着输入能的提高,相同宽厚比的碎屑累积数量与累积质量减少,长宽比则反之;相同长厚比的碎屑数量逐渐降低;长板状碎屑逐渐减少,片状碎屑逐渐增加,碎屑以长板状、柱状与板状居多;由"质量-频率法"与"特征尺度法"所求得的分形维数均逐渐增大。经比较得出,在"特征尺度法"中以碎屑的最大宽度作为特征尺度计算分维值最准确。     

动载冲击下的矿石强度及损伤变化实验研究

为了研究冲击载荷下磁铁矿石变形、破坏的基本规律,通过对磁铁矿石进行不同应变率的冲击试验,基于损伤断裂理论,系统分析了矿石的动态强度与破坏损伤的变化情况。研究结果表明,在不同冲击载荷下,矿石的动态强度呈现显著的应变率效应,强度增长近70%;磁铁矿石存在一个应变率临界值,在该临界值附近,矿石的动态强度快速增加,该值在40～50s-1范围内;通过引入破坏损伤度D,表明随着单位体积吸收能的增大,矿石内部损伤加重,D逐渐增大,且D均小于1。研究成果对于磁铁矿石破碎中的能耗研究具有一定的参考价值。     

微波照射下层理矿石破碎的能耗与粒度研究

在矿山的矿石破碎过程中,存在着能耗巨大的弊端,严重阻碍了企业的绿色发展。利用落锤冲击破碎试验,结合微波加热技术,针对含层理面的矿石试件进行冲击破碎试验,并基于岩石剪切破坏角的Coulomb准则,对未经微波照射与经微波照射下,含不同层理倾角矿石的吸收能及碎屑块度分布情况进行了研究。研究表明,随着层理倾角的增大,矿石吸收能呈先降低后增大的趋势,当倾角为90°时,吸收能存在最小值;经微波加热处理后的矿石吸收能E_(WJL)低于未经微波处理的矿石吸收能E_(JL),且在10°～20°时,E_(JL)-E_(WJL)值最大。随着层理倾角的增大,矿石破碎后的平均块度呈逐渐减小趋势,破碎程度加重;经微波预处理后,矿石的平均块度显著降低,破碎程度最高;因冲击破碎后的碎屑尺寸影响,矿石的平均块度与分形维数相关性较弱。研究成果对于矿石破碎中的能耗控制具有一定参考价值。     

基于VIC-3D的含充填裂隙岩石破坏实验研究

为了探究含不同固结时间料浆的裂隙岩石在破坏过程中的差异性,基于数字图像相关方法,对料浆固结时间分别为7,14,28d的裂隙花岗岩进行单轴压缩实验,系统地分析了裂隙岩石在破坏过程中的裂纹扩展、贯通规律。研究表明,在裂隙岩石的裂纹扩展过程中,前期均以裂隙尖端形成的翼裂纹主导破坏,后期存在着不同。当固结时间为7d时,裂隙岩石以翼裂纹与次翼裂纹主导破坏;当固结时间为14d时,裂隙岩石则以次翼裂纹主导破坏;当固结时间为28d时,裂隙岩石以翼裂纹、预制裂隙中部的拉裂纹主导破坏。相关成果对地下采矿工程中的裂隙岩体稳定性研究具有一定的参考价值。     

某矿区爆破振动对邻近建筑稳定性影响研究

为探究某露天采场爆破振动对于邻近建筑物稳定性的影响,首先通过爆破振动记录仪进行了4d的实时监测,并通过最小二乘法对原始数据进行了线性回归分析,再由萨氏公式对其垂直振动速度进行预测。通过验证分析表明:爆破振动速度预测公式,可以较好的预测采区爆破振动情况,以及指导其实际爆破生产作业。最大单孔药量260kg和100kg的爆破产生的最大振动速度均小于0.7cm/s,且留有较大的安全富余量,对邻近建筑物不会造成不利影响。     

冲击载荷下磁铁矿石破坏机制实验研究

合理处理大块矿石对于提高矿山生产效率具有重要意义,利用落锤冲击设备对磁铁矿石试件进行不同冲击速度的动载试验。基于波动力学分析了矿石呈不同破坏特征的作用机理,建立了磁铁矿石动载破坏模型,研究了动载下磁铁矿石呈“哑铃状—整体破碎—哑铃状劈裂”的破坏机制。研究表明,因介质波阻抗的不同,动载冲击下的拉伸波与压缩波主导了矿石轴向与环形裂纹的产生;在矿石自由面处,拉伸波的叠加碰撞使矿石不断地发生层裂破坏形成新生断面,且在两自由面相交处的破坏程度较高;不同应力波作用区域形成粗糙度不同的特征断面,破碎大块矿石具有最优动载条件。     

冲击载荷下磁铁矿石破碎的能量耗散特性

针对金属矿山企业破碎磁铁矿石时,存在着耗能巨大且能量利用率较低的工程问题. 利用分离式Hopkinson压杆装置和高速摄影技术,首先,研究了磁铁矿石在冲击载荷下的能量运移转化规律及其机理;其次,采用标准方孔砂石筛与GZS-1高频振筛仪,分析了不同耗散能下磁铁矿石破碎块度的分布规律、平均块度的变化情况、以及矿石冲击破碎模式的转变过程;然后,分析了随应变率提高,矿石能量耗散率与破碎程度的相关性问题;最后,结合影响矿石块度分布的基本因素,推导出了磁铁矿石平均块度的预测模型表达式. 结果表明:随入射能提高,矿石波阻抗的降低,改变了矿石与压杆间的透射系数与反射系数,影响着各能量在入射能中的占比分布,即能量耗散率和能量反射率增大,而能量透射率却减小;耗散能越高,磁铁矿石的破碎程度越重,当耗散能由14.79 J提高到121.18 J时,矿石破碎块度的主要分布区域由粗粒端（26.5 mm,37.5 mm）向细粒端（4 mm,16 mm）移动;耗散能与平均块度（d_s）呈减对数关系,d_s降低了56.04%;d_s存在着一个临界值,当d_s大于该值时,矿石能量耗散率和破碎程度呈正相关;反之,两者呈负相关;在该值处,磁铁矿石可实现最优破碎. 研究成果对于磁铁矿石破碎工序中的能耗控制具有一定参考价值.     

含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性研究

为了研究含层理矿石微波加热后的冲击破碎特性,采用落锤冲击破碎系统、微波加热设备和高速摄影技术,对含层理矿石进行微波加热后冲击破碎试验,系统地研究层理倾角对矿石动态强度的影响,分析经微波照射后含层理矿石力学性能。结果表明:在层理倾角10°～60°时,矿石动态强度逐渐降低,在层理倾角60°～90°时,矿石动态强度逐渐升高;相同层理倾角下,经微波加热后的矿石与未经微波加热的矿石相比,其强度显著降低且矿石异性比略有增加;当层理倾角60°时,2种情况下的矿石动态强度均最小,表明矿石沿层理面破坏是以剪应力为主导的。研究成果可为选矿厂破碎含层理矿石的相关工艺流程设计提供参考。