岩石动静态参数间关系的研究

岩石由矿物颗粒组成,内部存在弱面、裂隙等结构,并非线弹性材料,动静态参数之间并没有确定的力学关系.含有大量裂隙的砂岩、煤等软弱岩石,动态模量大于平均模量;大理岩的动态模量大于变形模量,但与平均模量的关系较为复杂;火成岩及其变质岩,动态模量可以小于变形模量.动态泊松比对波速极端敏感,与静态参数没有明确的关系.现场取回岩块已经卸载、脱水,岩样加工也会对材料产生损伤,内部出现张开裂隙,超声波速度降低.如某大理岩矿岩墙端头所测纵波速度的平均值就大于室内岩样纵波速度的最大值,因而以岩体与岩样纵波速度的比值评价岩体完整性将偏于不安全.     

前混合式磨料射流喷嘴内流动状态的理论研究

介绍了前混合式磨料射流喷嘴内粒子运动方程及其数值计算方法；分析了喷嘴形状对粒子运动轨迹和喷嘴磨损的影响。     

正则抛物线准则及岩石初始损伤的估计

岩石内存在裂隙等缺陷引起试样强度的离散。随着围压增加,裂隙的摩擦承载与黏结力差异减小,即初始损伤对高围压下强度影响较小。正则抛物线准则可以准确描述砂岩等颗粒性岩石在高围压下的强度,拟合参数视为岩石的理想单轴压缩强度,其与试验值的差异表征试样初始损伤度。该参数可以为岩石损伤力学分析提供基础。     

不同煤块的强度变形特性及强度准则的回归方法

与沉积岩的局部缺陷不同，煤层具有分布的裂隙和弱面，不仅影响强度，也会影响变形。煤样单轴压缩的强度和杨氏模量离散性很大，但两者具有明显的相关性。在围压下压缩时，闭合裂隙可以通过摩擦承载，使煤样强度和杨氏模量的离散性减小。不同煤块加工的试样强度不同，但围压对三轴强度的影响系数R相同，即内摩擦系数是一个材料参数，因而可以对不同煤块的试验结果进行联合回归。这不仅可以消除煤块的差异对内摩擦系数的影响，而且可以评价煤块强度的离散程度。     

岩石试样破坏过程的能量分析

岩石材料的破坏与能量的变化密切相关。利用伺服试验机对粉砂岩试样进行常规三轴加载，测量轴向和环向的应力，变形全程曲线，计算岩样屈服破坏过程中的能量变化。在轴向压缩破坏过程中，岩样必须持续吸收能量，主要用于克服内部剪切摩擦。三轴加载后保持轴向变形恒定降低围压，岩样同样会发生破坏。在此过程中，试验机不对岩样做功，而岩样环向膨胀对液压油做功持续释放能量。但岩样通过两种应力路径达到剪切破坏时，实际吸收的测量与围压成相同的线性关系。     

复杂路径下岩样的强度和变形特性

岩石是非均质材料，其变形与应力路径有关。在伺服试验机上对岩样进行了多种路径的加载、卸载试验．分析岩样轴向应变、环向变形与轴向应力、围压之间的关系。结果表明，围压和轴向应力的加载、卸载使岩样变形的线性特征得到强化；切线泊松比、杨氏模量可以反映应力状态变化时岩样的变形特征，即应力、应变的变化量满足虎克定律；岩样的承载能力由其材料强度和与围压有关的内摩擦力共同构成。岩样屈服弱化之后，轴向承载能力仍可随着围压的增大而线性增大；在轴向应力增大过程中，岩样的材料强度同样可以产生弱化，但所需塑性变形大于轴向应力降低的弱化过程。比例加载路径对岩样的承载极限和屈服变形没有明显的影响。     

试验结果的数学拟合与力学模型

为了描述岩石的力学特征,通常会提出各种假设或力学模型,其模型参数一般依据试验结果来确定.模型应具有广泛的适用性,而不是仅能描述已有的试验结果.在没有获得力学模型之前,可以利用数学公式拟合试验数据.拟合公式应该具有物理基础,其中待定参数最好能表示材料的力学性质.以不同直径圆柱试样的承载能力与围压的关系为例,介绍曲线拟合方法和力学模型的建立过程,说明两者之间的区别;讨论文献中一些试验数据的公式拟合和参数确定,解释"过度拟合必将失真".由于试验结果并不完全是由试验控制参数决定,还受到其他多种因素的影响,拟合公式也应该体现这一物理事实.如果选择复杂的公式和过多的待定参数以追求过高的拟合精度,那么拟合公式将不能真实体现试验参数对试验结果的影响.     

损伤岩石试样的力学特性与纵波速度关系研究

讨论大理岩试样围压下压缩和砂岩试样经历不同温度烘烤后的力学特性与纵波速度的关系.岩石不是线弹性材料,纵波速度、杨氏模量和强度是岩石试样力学性质的不同宏观表现.大理岩块曾经历地质应力,局部的低强度材料可使其附近材料承受较小荷载,晶粒之间维持相对较好的接触状态,因而试样初始纵波速度和强度呈负相关性.围压下压缩时大理岩试样承载能力随着变形增大可以大致保持恒定,但内部材料产生损伤弱化,损伤特性与围压、轴向变形有关.损伤大理岩试样的纵波速度和单轴强度、杨氏模量之间具有相关性,但例外现象大量存在.粗砂岩主要由矿物颗粒和胶结物构成,试样烘烤后胶结物发生变化而刚度降低,因而纵波速度和初始切线模量随温度增加而降低;但岩石的热变形可以改善颗粒间接触状态,降温之后因摩擦作用等并不会消失,因而在500 ℃之内平均模量随温度增加变化不大,强度却有增大趋势;其后平均模量和强度才开始降低.     

对“岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)及其应用”的讨论

引言笔者从未进行过岩石流变力学的研究,只是近年讲授岩石力学课程,需要学习相关知识,阅读研究该方面论文。某些论文的试验结果似乎不太可信,对流变模型和模型参数或许有所误解。自认为这是研究生因时间仓促而疏忽所致,但学习了徐卫亚等的研究成果之后,笔者失去了自信。须知，徐卫亚等研究得到国家重点基础研究发展规划（973）项目和国家自然科学基金项目的联合资助，在法国里尔科技大学进行试验，为坝高305m、