几种岩石点荷载强度与单轴抗压强度的相关性

通过对某矿区的矿岩进行单轴抗压强度试验及点荷载试验,用Shapiro-Wilk正态检验法对点荷载试验数据进行正态分布检验,用Grubbs准则对可疑数据进行取舍,再将得到的点荷载强度(I_(S(50))、PLS)与单轴抗压强度(UCS)进行对比分析,研究其相关性。结果表明:点荷载试验结果符合正态分布,其离散程度大于单轴压缩试验;6种岩石的点荷载强度与单轴抗压强度高度正相关,因此能够相互转换,转换得到的抗压强度可作为该矿山岩体分级的依据。     

基于Burgers模型的岩盐蠕变参数试验研究

针对岩盐矿地下开采结构参数的时间依赖性,开展岩盐蠕变试验。通过岩盐单轴压缩试验获得其瞬时抗压力学特性,据此设置合理的蠕变压力级别;采用单体多级加载方式进行单轴压缩蠕变试验,获得2组不同埋深岩盐蠕变变形-时间曲线,选取4元件Burgers模型对试验曲线进行拟合分析,得到试验岩盐蠕变特性表征参数。研究结果表明：岩盐单轴压缩强度具有显著的时间弱化性,长期强度小于瞬时强度的70%;Burgers模型能够合理的描述试验岩盐的蠕变变形特征,拟合的蠕变参数能够为地下盐矿采场结构参数的设计提供借鉴。     

煤岩单轴与三轴压缩试验研究

在电液伺服岩石力学试验系统上进行了煤岩的单轴和三轴压缩试验。结果表明:在单轴压缩时,大部分试件表面出现剥落并发生X状共轭斜面剪切破坏或劈裂破坏;不同试样煤岩的强度离散性较大,对于强度较高的试件,其弹性模量也较大。三轴压缩时,煤岩的变形增加并沿某一斜面产生剪切破坏,变形表现出塑性材料的特征;煤样弹性模量相对单轴压缩时提高,离散性降低;三轴强度大于单轴强度,而且三轴强度和残余强度随围压的增加而增大。     

岩石强度对于组合试样力学行为及声发射特性的影响

为研究岩石强度对煤、岩体整体失稳的影响,测试并研究了不同组合煤岩试样单轴压缩过程的破裂形式、应力应变特性、试样强度、声发射特性等规律,分析了岩石强度对于组合试样力学行为的影响。结果表明:组合试样应力-应变曲线位于煤体和岩石之间,更加靠近煤体;随着岩石强度的升高,组合试样从屈服到达峰值的速度越来越快;煤体相同条件下,岩石的强度较低时,组合试样裂纹会向岩石内扩展,同时岩石发生拉伸破坏,岩石强度较大时,破裂主要发生在煤体内;组合煤岩试样屈服点和峰值的应力比值相差不大,屈服点和峰值的应变比值随岩石强度的升高不断升高,两者比值和岩石强度呈线性关系;组合试样峰值应力处声发射信号能量值和脉冲值随岩石强度的增加呈线性升高。     

数字钻探随钻参数与岩石单轴抗压强度关系

针对常规的现场岩石单轴抗压强度测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试岩石单轴抗压强度的方法。根据岩石钻进过程中的受力特点,基于能量分析法,推导了岩石单位切削能与随钻参数的关系式。同时,基于自主研发的多功能岩石钻探测试系统,开展了砂岩及不同强度砂浆试件等完整岩石的数字钻探试验,通过试验结果分析,建立了随钻参数与岩石单轴抗压强度的定量关系模型(DP-UCS模型),并对其进行了验证,结果表明:DP-UCS模型预测的单轴抗压强度与单轴压缩试验测定的单轴抗压强度的差异率平均值小于10%,证明了该模型的有效性。     

用点荷载强度试验测定岩石抗压强度

岩石点荷载强度试验可以求得岩石点荷载强度指数,由强度指数与抗压强度之间的关系可以换算出岩石的单轴抗压强度。该文通过点荷载试验实例,介绍了点荷载试验机理、以及具体的试验步骤,并得出岩石抗压强度,在一定程度上验证了有关点荷载试验公式的可靠性。     

损伤和破坏岩石的强度研究

根据单轴卸载试验,获得岩样相应的应力应变曲线和轴向应变-径向应变曲线,并得到不同程度的损伤岩样。与完整的峰前曲线相比较,推断不同损伤程度岩样的卸载点所处于的应力应变曲线的阶段。将损伤岩样和破坏形成的岩块浇注在混凝土中,通过剪切试验获得岩石的抗剪强度。剪切试验结果显示,在裂纹稳定发展阶段卸载,岩样的抗剪强度下降很小,可能强度的变化掩藏在个体差异中;在裂纹不稳定发展阶段卸载,岩样的抗剪强度明显下降,特别是卸载点靠近强度峰值时;单轴压缩破坏形成的岩块仍具有相当可观的材料强度。     

基于回弹法的岩石强度预测及切割采矿应用分析

以玲珑金矿灵山矿区某极破碎矿体机械化开采为研究背景,采用N型回弹仪选取11个测定区域开展回弹测试,并在测试点钻孔取芯加工为标准岩石试样进行声波试验和单轴压缩试验。通过分析试验结果,得到回弹值、纵波波速与单轴强度之间的关系,可知回弹值与岩石单轴抗压强度呈指数型相关,而纵波波速与岩石强度拟合关系曲线贴合较差,在此基础上进行声波—回弹结合的二元回归分析,综合比较得到幂函数的相关系数最好。研究结果能为玲珑金矿灵山岩体强度预测和掘进开采分析提供帮助。     

用岩石点荷载指标确定其单轴抗压强度的试验研究

对某矿山安山岩进行了现场点荷载试验,经概率分析得到了点荷载指标服从正态分布的结论,进而通过单轴压缩试验确定了安山岩点荷载指标和单轴抗压强度之间的定量关系及其置信区间。结果分析表明,只要严格按照规范选取试件,工程现场点荷载试验结果能够满足一般工程设计的要求。     

循环荷载下岩石临界强度的测定

通过对花岗岩、白砂岩和大理岩进行单轴压缩、疲劳特性试验,提出了一种测定循环荷载下岩石临界强度和疲劳强度的新方法。该方法以全应力-应变曲线试验为基础，进行不同高、低应力水平的疲劳试特性验。试验结果表明，岩石的临界强度不仅受岩石固有性质影响，而且受控于应力水平，特别是应力振幅。变幅应力与常幅应力相比，其临界强度降低21.6%~28.8%。试验求得的方程和参数对岩石基础工程的设计和运行安全评估具有实际应用价值。     

预制非贯通单组裂隙岩石模型力学参数的实验研究

开展裂隙岩体破坏的力学特性的研究始终是岩体力学研究领域的重要课题,预制裂隙岩石模型是了解和掌握岩石破坏机理的一条重要途径,本文预置裂隙的水泥砂浆试块模拟节理发育的裂隙岩石,通过单轴压缩试验与剪切试验研究节理影响下的岩石力学参数的变化,并演示了裂隙的扩展贯通过程。研究表明：(1)岩体内部节理面的张开扩展延伸直至贯通从而引起非贯通节理岩体的破坏。(2)岩石模型的单轴抗压强度随着节理角度的增加逐渐下落,在节理角度达到45°时,试块的单轴抗压强度出现最小值,随后开始反向增大。(3)岩石模型单轴抗压强度与节理贯通率的关系满足一定的关系式,单轴抗压强度随着节理贯通率的增大而不断降低。(4)随着法向应力的增加,裂隙岩石模型的峰值剪应力也相应线性增大,当节理面存在充填物时会一定程度上会提高裂隙岩石的强度。这为裂隙岩石的破坏机理提供了重要的参考依据。     

Stress analysis of single joint rock mass under triaxial compression

Based on the fundamental principle of rock mechanics, the stresses of single joint rock mass under three-dimensional compression were analyzed. The effect of the intermediate principle stress on the strength of single joint rock mass were discussed in particular. It is found that the strength of single joint rock are affected by the intermediate principal stress, which may be the main factor in some conditions.     

轴压和循环冲击次数对砂岩动态力学特性的影响

利用岩石动静组合加载SHPB试验装置,研究不同轴压的岩石在循环冲击过程中动态强度和变形特性。首先,对具有不同轴压的岩石进行循环冲击;进而考察了在循环冲击过程中岩石的典型动态应力-应变曲线;最后,研究轴压和循环冲击次数对岩石动态强度和变形特性的影响。研究结果表明：随着循环冲击次数的增加,加载段和第2卸载段的变形模量、峰值应力、恢复的应变与峰值应变之比和恢复的应力与临界卸载应力之比值逐渐降低;平均应变率、峰值应变、第1卸载段的变形模量以及单位体积吸收能逐渐增大。当轴压为其单轴抗压强度的22%,51%和65%时,岩石对外部冲击载荷的抵抗能力与冲击次数间的关系整体上呈现“平缓发展-急剧下降”,当轴压为0或为其单轴抗压强度的87%时,岩石抵抗冲击的能力随冲击次数的增加基本呈现匀速降低的趋势。当轴压为其单轴抗压强度的22%时,抵抗外部循环冲击载荷的能力最高。     

Estimate of Underground Structure Stability in Solid Rocks with Oriented Fracturing

A strength criterion is proposed for the rock masses with some crack systems, where the calculated effective stresses are compared with the uniaxial compression or tensile strength depending on the type of loading. The estimate of rock stability with crack systems of different orientation around a single working is given.     

高应力区岩石统计损伤本构模型及能量耗散研究

为了反映高应力区岩石变形破坏全过程,通过引入双参数抛物线型Mohr强度准则,建立适用于高应力区岩体的微元强度度量方式,并假定由该度量方式得到的微元强度服从幂函数概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立一个新的适用于高应力区岩体的统计损伤本构模型。以高应力区英安岩为验证对象,进行常规三轴压缩试验,依据岩石应力-应变曲线特征,给出模型参数确定方法。引用基于线性Mohr强度准则而建适用于浅部低应力水平岩石的相关统计损伤模型,利用该模型和本文所建模型对英安岩试验数据进行验证,对比试验曲线和理论曲线,证明本文所建模型的可行性。分析高应力区岩石的损伤累积和能量耗散,从能量的角度证明损伤修正系数的正确性,分析岩石变形破坏过程中的能量变化规律,体现本文所建模型的合理性。     

初始裂隙倾角对岩石破坏模式及峰值强度的影响

初始裂隙倾角是影响裂隙岩体再生裂隙扩展方向和损伤断裂模式的重要因素之一,采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统对不同倾角的单裂隙岩石在单轴压缩条件下破坏过程进行数值模拟。结果表明:当裂隙倾角不大于45°时,试件呈现出拉伸和剪切的混合破坏;裂隙倾角为60°时试件以拉伸破坏为主;裂隙倾角为75°时试件以剪切破坏为主。受岩石强度、内摩擦角和压拉比的影响,初始裂隙倾角对单裂隙岩石峰值强度的影响趋势具有多变性,其影响趋势可分为三类,一是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度增加;二是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度先降低再增加;三是随着裂隙倾角的增加岩石峰值强度先增加后降低再增加。     

含两组交叉节理砂岩强度及破坏特征离散元分析

为研究含两组交叉节理岩体强度及破坏特征,采用一组经室内试验标定的砂岩细观参数,建立含两组交叉节理岩体颗粒流模型,进行单轴压缩和三轴压缩模拟。基于模拟结果,分析了节理数量、节理倾角和围压对含两组交叉节理岩体强度及破坏特征的影响。结果表明：① 与完整岩石相比,节理岩体强度明显降低。峰值强度随着节理数量的增加近似线性减小,随着节理倾角的增大呈先减小后增大非线性变化趋势,而随着围压的增大而提高;② 节理岩体表现为张性破坏、沿节理滑移破坏、穿节理剪切破坏、张性滑移破坏及剪切滑移破坏等5种破裂模式;③ 节理数量增加会加剧试样破坏程度,但不改变其破裂模式。单轴压缩下,当节理倾角较小时主要发生张性破坏,随着倾角的增大,表现为张性剪切或沿节理面滑移破坏。在围压作用下,试样表现为剪切破坏或剪切滑移破坏。最后从细观层面探讨了节理岩体宏观裂纹的细观位移场分布特征。     

不规则矿块的抗破坏性能研究

测定了多种矿石标准试件及不同粒度自然矿块的抗破坏性能,表明自然矿块的抗压强度远小于标准试件,且具有随粒度减小而增大的趋势,也说明金属矿粗磨机球径计算中采用标准试件抗压强度代表岩矿破坏性能是不合理的。     

酸性条件下岩石力学特性试验研究

为了研究硫酸溶液对石灰岩细观结构以及宏观力学性质的变化影响,采用室内试验研究方法,对受酸腐蚀后的石灰岩进行波速测试试验和单轴压缩试验.试验结果表明:硫酸溶液中石灰岩水化作用以化学腐蚀为主,生成的CaSO4晶体部分会附着在试样表面;各组试样的纵波波速、单轴压缩强度以及弹性模量均随时间呈现下降—上升—下降的规律,而生成的C...     

基于FLAC3D的层状岩石强度特征研究

利用单元切割法确定节理单元并赋予相应的本构模型进行计算,研究单轴与不同围压条件下的不同节理倾角层状岩石的力学特性。结果表明,无论是单轴压缩试验还是三轴压缩试验,节理对岩石强度的影响都很显著; 随着节理倾角增加,层状岩石单轴抗压强度先减小后增大,呈U型分布,在层理倾角呈60°时,抗压强度值最低; 从塑性单元个数可以看出,层理倾角0°~30°以及90°时,岩石以突然破坏为主,而层理倾角45°~75°时岩石破坏较缓慢; 随着围压增加,岩石抗压强度增加,岩石破坏时间延后,弹性段增长。研究结果可为岩石、岩体的各向异性问题的研究提供参考。