红砂岩应力脆性跌落系数的试验研究

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,当软化速率较大时,其力学响应用经典的应变软化模型来模拟计算难以收敛,而可以考虑采用脆塑性模型。使用RMT-150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对贵溪红砂岩进行了常规三轴压缩破坏试验,得到了不同围压下岩石的应力—应变全过程曲线。利用试验得到的应力—应变全过程曲线,得到了红砂岩的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对红砂岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供了依据。     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征。卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷（主）方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征。而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张拉裂缝较多,张裂面一般垂直于卸荷主方向,高初始围压时双向卸荷甚至在次卸荷方向也可产生环形张拉裂缝。破坏围压较高时破裂面剪性特征相对明显,但剪性裂面一般追踪张性破裂面发展而成,并在剪切面两侧发育较多微张裂缝。而相对较高围压下常规三轴压缩岩石一般为剪切破坏,张性裂缝很少;常规三轴压缩岩石的应力脆性跌落系数随围压的增大而增大,而在卸荷条件下却随初始围压的增大而减小。相同初始围压时,卸荷条件下比加载时的应力脆性跌落系数小得多,方案Ⅱ在初始围压达到30 MPa时甚至出现负值,应力脆性跌落系数R依次为：RⅢ〉RⅠ〉RⅡ。     

硬脆性材料塑性电泳磨削试验研究

利用超微磨粒的电泳特性,实现硬脆性材料的塑性去除磨削方式,试验结果表明,采用自进给电泳磨削加工技术,明显改善硬脆性材料的表面粗糙度和破损率。     

脆值的试验评估与最适宜脆值的新概念

本研究采用先进的垂直冲击试验机，根据美国ＡＳＴＭ的标准试验方法，试验测定了某种玻璃洒杯的损坏边界曲线或脆值．通过试验研究发现许多产品的易损部位，只需稍加改进即能提高产品自身的脆值，进而降低包装及流通成本。并且从制造流通的总成本出发，提出最适宜脆值的新概念．     

低渗气藏岩石渗透率有效应力系数研究

根据修正的析因设计方案,开展三个回路的变孔隙流体压力实验,采用最大似然函数法、Bernabe法和Brace法进行实验数据处理。结果表明:升高孔隙流体压力时的有效应力系数小于降低孔隙流体压力时的有效应力系数;三种处理方法中,根据最大似然函数法计算出的有效应力与渗透率的二次多项式拟合关系最好;岩石的有效应力系数为1.02,从实验角度证实了Kwon相关结论。     

脆性材料斜裂纹扩展的数值试验与破坏模式分析

目的分析含斜裂纹脆性材料的破坏过程，研究不同裂纹对脆性材料力学性质的影响，确定斜裂纹的破坏模式．方法利用岩石破裂过程数值分析系统rpfa^2D对含一条斜裂纹岩石和三条斜裂纹岩石的破坏过程进行数值试验。应用断裂力学的方法对破坏模式进行理论分析．结果得到了单轴压缩条件下，含一条斜裂纹和三条斜裂纹岩石的整个破坏过程，确定了斜裂纹的破坏模式．结论数值试验的结果表明，单轴压缩条件下三条斜裂纹的扩展，一开始发生在内部裂尖，内部裂尖扩展到临近的预置裂纹之后，外部的裂纹开始扩展；含单裂纹岩石的强度约为三裂纹强度的1．2倍．但三裂纹的残余强度比单裂纹高．数值试验和应力强度因子法得到同样的结论：单轴压缩条件下含一条、三条斜裂纹岩石的初始扩展为压剪破坏，当两裂纹尖端开始扩展之后。形成的翼型裂纹破坏模式为拉剪破坏．笔者提供了一种研究复合型裂纹扩展和断裂破坏模式的新方法．     

三轴压缩下大理岩应力-应变全过程的力学特征试验研究

通过在MTS815.03型电液伺服控制试验机上进行试验,得到了大理岩在不同围压下的应力-应变全过程曲线。在此基础上分析了岩石的应力-应变全过程力学特征,包括峰直强度、残余强度、应力降、全曲线的分类及破坏后区的分段,脆-延转化临界状态应力比(λ=σ_3/σ_1)。并提出了一种确定脆-延转化临界围压的方法。     

岩石动态复合型初始断裂性能的试验研究

首先讨论了岩石动态复合型初始断裂实验的试件设计问题,指出四点弯曲试件是非常理想的试件;其次论述了大理岩动态四点弯曲试验的试验方法,并进行了初步的试验研究,得到了有实际意义的断裂曲线。     

基于破坏类型的本溪灰岩本构关系研究

根据单轴和三轴条件下本溪灰岩的压缩试验和峰后循环加载试验,总结本溪灰岩的强度、变形随围压的变化规律,研究不同围压下本溪灰岩的破坏过程和重复加载过程,分析不同应力条件下本溪灰岩破坏的方式.结果表明:本溪灰岩在应力刚过峰值且未完全进入残余强度阶段,其弹性模量与峰前相同,此阶段进行循环加载时,新的峰值应力低于卸载点应力;在残余强度阶段,残余强度不再随重复加载发生明显变化;采用比较峰值时的环向弹性应变值与环向应变值的方法来判别本溪灰岩的破坏类型是可行的;不同围压下,本溪灰岩的破坏方式有张性破坏和剪切破坏2种类型,这2种破坏方式下本构模型的控制参数是不同的.分别选取了环向应变和剪切应变作为控制参数建立了本构模型,该模型很好地描述了本溪灰岩峰后阶段的应力脆性跌落现象及应力与应变的关系.     

岩石动态损伤的数值模拟

基于所建立的岩石动态损伤模型,对岩石冲击损伤实验和沟槽深孔爆破进行了数值模拟．计算结果较好地再现了实验观测曲线,客观地反映了岩石动态损伤演化规律．     

加卸载应力条件下脆性花岗岩变形的试验研究

隧道开挖过程中,岩石的变形破坏是在复杂应力条件下发生的。通过对脆性花岗岩试样进行加轴压、卸围压的三轴实验来分析其破坏的成因,发现一些新的问题：在适当围压条件下,围压的大小、加压速率及卸载速率都对岩石的破坏有较大的影响。因此,在隧道开挖过程中,必须控制好隧道的开挖速度;在设置围岩支护时,必须保证支护体有足够的强度、刚度,并且能适应围岩的变形,只有这样才能有效防止岩石变形的破坏,保证施工的顺利进行。     

多轴应力状态下脆性材料强度的估算

用椭圆盘扁平裂纹模型模拟材料中的缺陷，根据统计断裂理论推导出了任意应力状态下脆性材料的破坏概率和期望强度的计算式，从而为从简单应力状态下测得的材料强度去预测其他应力状态下该材料的强度提供了一种基本方法。     

逐级加卸载扰动下脆性岩石加卸载响应比试验研究

以某金属矿山隔离矿柱回采为工程背景,取该矿典型矿岩进行单轴和三轴逐级加卸载扰动试验,研究逐级加卸载扰动模式下,利用加卸载响应比预测岩石变形破坏方法。研制了可实现声发射便捷定位的加载转换装置,解决了三轴腔表面定位存在的干扰和信号削弱等问题。试验结果表明:以轴向应变、声发射能量作为响应参数,可反映岩石变形破坏过程;单次效应和扰动平均效应2种计算方法下加卸载响应比(LURR)均存在随荷载增加而增大的趋势,但后者不如前者明显。     

高渗透压脆性岩石循环蠕变宏细观力学机理研究

高渗透压、围压及轴向循环静态加卸载共同作用下,脆性岩石循环蠕变力学特性对深部地下工程围岩稳定性评价有着重要意义;且岩石内部细观裂纹反向滑动及已扩展裂纹闭合恢复机理研究极为欠缺。本文基于轴向加载、围压与渗透压共同作用下岩石内部初始裂纹面正向滑动诱发的翼型裂纹扩展模型,引入轴向卸载、围压与渗透压共同作用下的初始裂纹面反向与静止滑动力学特性,解释了已扩展翼型裂纹的恢复机理,建立了一种考虑轴向加卸载、围压与渗透压共同作用下,初始裂纹面正向、反向或静止滑动的应力强度因子表达式。在此基础上,结合亚临界裂纹演化法则、裂纹与应变关系及Hooke-Kelvin模型,提出一种岩石内部高渗透压、外部围压与轴向循环加卸载,共同驱动翼型裂纹扩展、恢复作用下的循环蠕变宏细观力学模型,该模型描述了岩石完整的弹性、黏弹性、塑性变形行为。研究了高渗透压对初始裂纹面正向滑动与翼型裂纹扩展诱发的脆性岩石弹-黏-塑性应力-应变曲线影响,为弹-黏-塑性循环蠕变的应力、弹性模量参数选取提供依据。分析了高渗透压对初始裂纹面正向、反向、静止滑动与翼型裂纹扩展、恢复诱发的循环蠕变中黏弹性应变ε1ve、纯塑性应变ε1p及总应变ε1的影响。讨论了渗透压对弹性回弹应变、与已扩展裂纹恢复相关的塑性回弹应变、循环蠕变失效时间和失效应力的影响,并研究了围压对弹-黏-塑性循环蠕变应变的影响。研究结果为高渗透压地下工程围岩循环蠕变寿命评价与预测提供了一定帮助。     

特性系数法中调整系数公式的确定

自动喷洒系统中,用特性系数法计算管段流量,但调整系数的计算给出是不完整的,本文进一步推导出后续管段流量统一计算公式。     

钢框架梁柱节点脆性破坏性能研究

分析了钢框架焊接式刚性连接的脆性发生脆性破坏的原因,综合国内外研究成果提出了几种可供实际工程中应用的改进方式。通过对梁柱焊接式刚性连接的改进,能够有效地增加连接的耗能能力,提高其延性性能,从而更好地改善结构的抗震性能。     

围岩中包含软弱夹层的支护应力分析

本文用有限单元法研究了围岩中包含软弱夹层的支护应力,并对焦西矿北区井下泵房支护强度进行了分析。