饱和尾粉砂动孔隙水压力发展特性试验研究

采用动三轴仪对内蒙古某尾矿库尾粉砂进行了动强度试验,研究了围压、相对密实度及固结比对动荷载作用下尾粉砂中孔隙水压力发展特性的影响。研究结果表明,随着固结比、相对密实度、围压的增大,动荷载作用下饱和尾粉砂孔压增长曲线形状由陡峭转变为平缓。随着围压及固结比增大,试样动力破坏形式从以孔压值为主要表征指标的液化破坏,转化为以动剪应变为主要破坏形式的软化破坏。动荷载作用下发生液化破坏的饱和尾粉砂孔压增长过程分可为初始增长阶段、稳定增长阶段和快速增长至破坏阶段,孔压增长曲线表现为明显的反S型,本文采用双对数函数对该试验孔压增长曲线进行拟合,结果表明该模型可以较好地模拟尾粉砂在动荷载作用下的孔压发展规律。     

尾矿粉砂动孔隙水压力特性试验研究

通过对赣南地区某尾矿库的尾矿粉砂进行GDS动三轴试验,探讨了相对密实度、围压、固结比对尾矿粉砂孔隙水压力特性的影响。试验结果表明:饱和尾矿粉砂动孔压比随相对密实度和围压的增加而减缓,相对密实度和围压越大,饱和尾矿粉砂振动液化需要的振次越多,其抗液化能力越强;固结比对尾矿粉砂孔压比影响显著,液化孔压比随固结比的增大而减小。分析试验结果发现:尾矿粉砂孔压增长特性可用双曲线模型进行拟合且拟合效果较好,具有较好的工程实践意义。     

高应力下花岗岩抗剪强度参数特征试验研究

为促进深部矿产资源的安全高效开采,基于取自程潮铁矿西区-395m水平的主要围岩花岗岩的试件,通过伺服试验系统开展高应力下的常规三轴压缩强度试验,研究花岗岩的破坏、强度和参数特征。研究结果表明:1)随着围压的增加,花岗岩的破坏形式由剪切破坏逐渐向剪切劈裂复合型破坏转变,破坏形态由单一破坏断面逐渐转变为多破坏断面,破坏断裂角逐渐减小。2)花岗岩的三轴强度和抗剪强度与围压的关系在低围压下基本均呈线性,在高围压下则均呈上凸的非线性。3)花岗岩抗剪强度参数具有明显的围压效应特征,具体表现为凝聚力和内摩擦角随着围压的增加分别呈逐渐增大和减小的趋势。结合Hoek-Brown准则对瞬态抗剪强度参数的确定进行了初探,结果表明参数推导值的变化趋势符合参数试验规律,但推导值与试验值存在一定的差异,说明Hoek-Brown准则在表征高应力下岩石三轴强度的非线性上仍存在局限,有待进一步研究。     

纵波模式下的煤岩体动态响应特性与损伤机理

以圆柱煤岩体为研究对象,基于纵波的传播特征与波动控制方程,得出了纵波传播的频率方程,建立了纵波模式下位移、应变、应力、振速与能量动态力学计算模型。仿真计算结果表明:低阶纵波模式下,圆柱煤岩体中应力波的振动较为平缓,可近似认为是准静力载荷作用,煤岩体以剪切破坏为主,而且初始破坏位置主要分布在圆柱煤岩体底面(作用面)且临近表面的区域。高阶纵波模式下,沿圆柱煤岩体径向方向,位移、应变、应力、振速及能量的振动幅值均随着半径无量纲的增大呈现出衰减趋势,大致符合幂函数关系;剪切应力、应变振幅的极值最大,能量衰减速度最快;而且值得注意的是径向、轴向应力/应变振动幅值随着半径无量纲增大逐渐趋于一致,而且方向趋于相反。由此分析可知:圆柱煤岩体在无围压条件下易发生脆性劈裂破坏,主要由拉应力导致;在有围压条件下易发生近似圆锥形破坏,主要属于拉剪破坏;圆柱煤岩体底面(作用面)圆心处的位移、应变、应力、振速及能量动态变化幅值均最大,因此煤岩体损伤破坏的初始位置应为此圆心处。     

不同堆置状态粗粒土剪切强度试验研究

为研究不同堆置条件下排土场粗粒土的力学响应规律, 开展了终排土体固结排水三轴压缩试验和在排土体快剪试验。研究结果表明, 土体固结排水三轴压缩应力-应变曲线呈现先弹性后屈服再弱硬化的规律, 体积-应变曲线有拐点, 低围压时先剪缩后剪胀, 高围压时以剪缩为主。在排土体快剪试验具有峰值强度, 100~400 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移20%~30%之间, 且剪应力-位移曲线呈弱化趋势; 600~1 200 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移30%~40%, 随剪切位移增加, 土体抗剪强度基本保持恒定或略有增大。不同堆置状态排土体抗剪强度参数取值各不相同。     

基于二元介质模型的高应力结构性黄土强度准则

结构性黄土的力学性能、工程特性与重塑土有显著区别,特别是在高应力作用下黄土的结构性对抗剪强度的发挥有显著影响。因此基于陕北某高填方工程黄土地基,对原状黄土与重塑黄土进行了室内高围压固结排水三轴试验。通过分析原状与重塑黄土的应力应变曲线和偏应力差值曲线,研究了结构性黄土的强度变化机理,结果表明黄土在低围压下结构性强度迅速发挥,并随着围压的增大、胶结物质持续破坏,内摩阻力发挥开始逐渐增强;基于结构性岩土材料破损机理的二元介质模型,通过引入抗剪贡献率ξv,修正并建立了高应力下结构性黄土的抗剪强度准则;并与试验结果进行对比,表明该强度准则能够一定程度上反映出结构性黄土在不同围压作用下粘聚分量与摩擦分量分步发挥的内在机理。     

尾矿砂不同频率动三轴试验研究

使用预夯实的方法可以使松散尾矿砂预先发生液化,液化后的砂土颗粒重新排列变得更加密实,当地震来临时,密实的砂土不易发生液化。为了研究频率对尾矿砂动力液化特性的影响,通过三轴试验,选取不同的振动频率,使其发生液化,研究了振动频率和固结比对动强度以及孔压上升规律的影响。结果表明,尾矿砂的液化强度会随着频率的降低而提高,动孔隙水压力的增长速率则会随着频率的增加而增加。另外,在相同动应力水平和振次条件下,增大固结应力比,在一定频率范围内也会提高动强度。     

易溶盐对锰渣三轴剪切试验的影响

锰渣因其含有易溶盐而在物理力学特性方面表现出盐渍土的特征。本文以脱盐前后的锰渣为研究对象,利用GDS三轴试验系统对其进行三轴剪切试验研究。结果表明,锰渣的应力-应变曲线可分为初始阶段、应变硬化阶段和破坏阶段;易溶盐流失后,脱盐锰渣更易出现应变软化现象。锰渣的应力-应变发展规律能较好地满足Duncan-Chang（邓肯-张）模型,脱盐锰渣的初始模量和极限强度均小于原锰渣。两种锰渣的孔压发展曲线存在一定差异,脱盐锰渣试件中孔隙水压力衰减的现象更显著。锰渣的破坏应力和抗剪强度参数随干密度的增大而增大,干密度对锰渣的粘聚力影响较大,对内摩擦角影响较小;随着易溶盐的流失,锰渣的强度和刚度均有所降低。     

静态压剪载荷下岩石力学特征研究

缓倾斜或倾斜矿体条件下,矿柱通常受压剪外载共同作用。本文使用一套新颖的岩石力学属性测试系统,结合声发射技术,得出花岗岩试样在静态压剪外载条件下力学属性的变化。花岗岩试样的微裂隙起裂应力和微裂隙损伤应力均随着试样倾角的增加呈线性下降趋势。微裂隙起裂应力与峰值强度的比值,在0°～10°倾角范围内基本不变,微裂隙损伤应力与峰值强度的比值当试样倾角增加至10°时逐渐降低。相较于单轴压缩状态,花岗岩试样的峰值强度在试样倾角为5°和10°时,分别下降了13.7%和29.8%,试样的破坏形式逐渐由轴向分离式断裂转变为剪切破坏。建议在矿柱强度经验公式中加入压剪外载下岩石强度这一新的参数,以考虑倾角对矿柱强度的影响。     

“排水板+高真空击密法”处理吹填砂及深层软土地基效果分析

通过浅层平板载荷试验、标准贯入试验、双桥静力触探试验、十字板剪切试验和室内土工试验等多种手段,对采用"排水板+高真空击密法"的某工程场地吹填砂和深层软土地基处理效果进行分析,结果表明该软基处理效果明显,土体强度得到显著提高;对双桥静力触探试验和标准贯入试验液化判别结果的对比研究表明双桥静力触探试验液化判别更偏于安全,且锥尖阻力基准值取值越高,越安全;根据双桥静力触探参数和十字板剪切参数的关联性,对比了不排水抗剪强度推算值和十字板剪切试验实测值,对实际工程应用中的不排水抗剪强度推算取值提出了建议。     

不同剪切速率下软弱结构面抗剪特性分析

为分析不同法向应力与剪切速率情况下软弱结构面的剪切行为,通过数值计算软件建立含软弱夹层的锯齿形软弱结构面模型,模拟不同加载条件下的结构面直剪试验,探讨其抗剪过程中峰值前后的应力应变关系,建立抗剪强度τ与法向荷载σn以及剪切加载速率ν的关系式。结果表明:在相同正应力情况下,随着剪切加载速率的增大,峰值位移呈线性增大趋势;加载速率的变化对峰值后的应变软化阶段有明显的影响,随着加载速率的增大,应变软化阶段应力下降速率先增大后减小,并且剪切速率在0.25mm/step的时候达到最大值。随着加载速率的增大,抗剪峰值强度τ1呈线性增大趋势,残余强度τ2呈线性减小趋势。τ2/τ1呈近乎线性减小趋势,变化范围在0.95～0.3;得到软弱结构面抗剪强度与法向荷载以及剪切速率的关系式:τ=m+νtanβ+τntanθ+nνσ_n+lν~2σ_n。     

粗粒含量对排土场堆石体剪切变形和强度的影响研究

为探讨粗粒含量对堆石体剪切特性的影响, 采用室内中型直剪仪, 对不同组构试样开展了剪切试验。研究表明, 粗粒料剪切过程中没有明显的峰值强度, 且应力应变关系表征为应变硬化型。相同正应力条件下, 试样剪切应变达到1/100时的剪切模量随粗粒含量增加而增大, 试样在破坏时的剪切模量随着粗粒含量增加呈先增大后减小的趋势, 且粗粒含量为70%时试样剪切破坏模量达到最大值。粗粒料内摩擦角与粗粒含量之间存在指数关系, 相关系数为0.912 6, 摩擦角随粗粒含量增加而增大; 粘聚力与粗粒含量间的规律性尚不明显。     

饱和钨钼尾砂剪切变形特性与稳态特性试验研究

通过对某矿山的饱和钨钼尾砂进行等向固结排水三轴剪切试验,研究了不同相对密实度和围压下钨钼尾砂的剪切变形特性及稳态强度特性。试验结果表明:在有效围压为100kPa下,相对密实度为30%的松散尾砂表现出应变硬化和剪缩特性;相对密实度为70%的密实尾砂表现出应变软化和先剪缩后剪胀性质。在有效围压为400kPa下,密实尾砂的变形特性趋近于松散尾砂的变形特性,密实尾砂的剪胀性完全消失,表现为剪缩特性。相同初始相对密实度下,尾砂的峰值强度随着围压的增加而增加。不同相对密实度的尾砂在相同围压下进行排水剪切,试样会达到统一的稳态强度。饱和尾砂稳态强度与相对密实度和围压无关,表明稳态是土体的固有属性,得到了唯一的稳态线,并求出了钨钼尾砂稳态内摩擦角。     

干燥和饱水状态下炭质板岩力学特性试验

针对兰渝铁路二期木寨岭隧道炭质板岩富含裂隙水,遇水易软化的工程特性问题,开展了干燥和饱水状态下炭质板岩基本力学特性的试验研究,包括三轴压缩、巴西劈裂和楔形剪切试验。结果表明:炭质板岩饱水前后的应力峰值、应变峰值以及弹性模量均随围压的提高而增大,泊松比随围压的提高有所降低,并且干燥试样强度和弹性模量对围压的敏感度要高于饱水试样。相对于干燥岩石,饱水状态下岩石的强度峰值降低,而应变峰值提高,并根据楔形剪切试验结果,得到了饱水前后岩石的抗剪强度包络线,反映了水对炭质板岩强度和变形特性具有显著的影响。     

不同围压下共面双裂隙脆性砂岩裂纹演化特性颗粒流模拟研究

为了研究裂隙岩体在不同围压作用下裂纹演化规律,采用颗粒流程序PFC2D对含共面双裂隙脆性砂岩不同围压作用下的破裂过程进行模拟研究。主要得到如下结论:1)通过单轴压缩下共面双裂隙脆性砂岩峰值强度、弹性模量及最终破裂模式数值模拟与室内试验的比较,验证了细观参数的可行性;2)峰值强度随共面裂隙倾角总体呈现增加趋势,但不同围压下峰值强度变化趋势有所改变,主要是试样的最终破裂模式不同所导致的;3)将预制裂隙试样大体分为四类:试样的最终破裂模式主要为轴向劈裂破坏为主、试样最终以剪切破坏为主且剪切面倾角受预制裂隙倾角及围压的影响、试样的最终破裂模式随围压的增大由轴向劈裂转变为剪切破坏、试样最终以剪切破坏为主且剪切面主要受围压的影响;4)试样的最终主要以轴向劈裂破坏和剪切破坏两种形式为主,两种破裂模式的破裂过程不同,且裂纹周围的位移场分布明显不同。     

含水率及粒径对煤的抗剪强度影响研究

为了研究不同粒径以及含水饱和度煤样的抗剪强度性质,通过直剪实验和理论分析发现:随着垂向应力σ的增大,抗剪强度τ随着增大;随着粒度的增大,内摩擦角ψ和抗剪强度τ呈现先减小后增大的趋势,内聚力C先增大后减小;随着含水率ω的增大,不同试样的抗剪强度τ和内聚力C出现先增大后减小的趋势,而内摩擦角ψ则是先增大后减小,到一定值以后又有所回升。     

高应力作用下砂-钢界面抗剪强度的试验研究

通过在DRS— 1型微机高压直残剪试验系统上所进行的直接剪切试验研究表明 :高应力作用下砂-砂、砂 -钢的抗剪峰值强度与正应力、残余强度与正应力之间的关系 ,符合库伦强度准则 ;高应力作用下砂 -砂的剪切特性呈现出硬化现象 ,砂 -钢的剪切特性随法向应力的大小呈现出软化或硬化现象。基底对砂土的抗剪峰值强度准则影响稍小 ,但对抗剪残余强度准则影响稍大 ,界面峰值抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关 ,法向应力较低时剪切破坏发生在界面上 ,法向应力较高时剪切破坏发生在砂土中。     

潜江超深盐矿盐岩力学特性的试验研究

对取自潜江白垩系地层2000 m的盐岩试样,进行了一系列的力学特性试验。包括单三轴压缩试验,巴西劈裂试验,直接剪切试验。研究了盐岩的单轴抗压强度,弹性模量等,并与国内外其他地区盐岩相比较,得出潜江盐岩单轴抗压强度,弹性模量都偏小;研究了三轴压缩强度特性,着重研究了模拟地层温度和高围压条件下,温度和高围压对盐岩力学特性的影响机理,研究表明:温度对盐岩的力学特性影响明显,盐岩塑性变形能力非常强,围压对弹性模量的影响非常小,高围压下盐岩没有明显的破坏面,不再是单纯的剪切破坏;同时对盐岩的抗拉强度,抗剪强度参数进行了研究,得到潜江盐岩的抗拉强度为1.041 MPa,抗剪强度参数c,φ值分别为2.46 MPa和41.36°     

基于离散元模拟试验的路基砂土抗剪强度研究

砂土的抗剪强度测试可采用三轴试验进行,而利用仿真手段进行三轴抗剪强度模拟试验可以减少实际试验的工作量.本文利用离散元分析软件建立了路基砂土三轴试验试样的离散元模型,通过一系列围压下的模拟三轴排水剪切试验,获取了模拟试样的宏观力学响应(应力-应变关系、弹性模量等)与颗粒参数(法向接触刚度、刚度比等)的关系,通过与实际试验...     

富钴结壳抗剪强度试验研究

获取富钴结壳的抗剪强度等参数,对富钴结壳采矿头具有重要意义。运用变角板剪切法,对我国大洋富钴结壳样品进行截割,制作成50 mm×50 mm×50 mm的试样,安装在变角板剪切夹具内,采用位移控制法进行加载,记录在变角为50°、60°、70°时试样破坏下最大载荷。建立了富钴结壳的抗剪强度与法向应力经验公式,获取了内聚力和内摩擦角等参数,分别为0.275 MPa和54.43°。受样品数量限制及实验室测试的局限性,应开展原位抗剪试验,以修正和完善所提出的经验公式。