不同应力路径下脆性岩石的加卸载响应比研究

加卸载响应比（LURR）理论是研究非线性力学系统稳定性的一种代表性方法。通过3种应力路径研究了冬瓜山典型脆性岩石包括砂岩、大理岩和蛇纹岩的LURR特征。以轴向应力为系统输入参数,单轴压缩轴向加卸载条件下,随着荷载增加,轴向应变的LURR值开始保持稳定,接近峰值时出现突增-回落现象,环向应变的LURR值在荷载中期出现反常突增情况。三轴压缩条件下保持围压恒定,轴向加卸载的轴向应变和环向应变的LURR值存在与单轴压缩类似的特征。研究了轴压不变围压加卸载的简单加卸载定义,轴向应变和环向应变的LURR值在逐级加卸载围压过程中保持稳定,然后在接近破坏时呈现较大幅度的增长。最后分析了不同应力路径下岩石的破坏特征。     

单-双孔爆炸荷载作用下应变测试试验

预裂效果是低渗透高瓦斯煤层深孔爆破增透技术的关键。采用超动态应变测试系统,实测了单孔起爆和双孔同时起爆作用下有机玻璃板中爆炸产生的应变波,对测试得到的轴向和切向爆炸应变波信号进行了分析。结果表明:单孔起爆产生的裂纹长度有限,双孔起爆由于应力波叠加作用产生的主裂纹长度扩展效果明显;应变波波形包括两个部分,首先以压缩为主的应变作用使裂纹产生,然后以拉伸为主的应变作用使裂纹长度扩展,且拉伸应变峰值是导致裂纹长度扩展的主要原因;双孔同时起爆爆炸拉伸应变峰值是单孔起爆的3~6倍,说明多点爆炸荷载对介质的作用并不是单纯的数值叠加。研究结果为进一步认识爆破破岩机理和爆破预裂技术提供新的试验依据。     

震动载荷下含瓦斯煤动力学特征

为了研究震动载荷下含瓦斯煤动力学特性,建立了含瓦斯煤霍普金森压杆试验系统,考虑轴向静载、围压、瓦斯压力和动载荷冲击速度4个因素,开展了含瓦斯煤动力学试验,通过采集入射波、反射波和透射波信号,分析了震动载荷下含瓦斯煤动态应力应变曲线变化规律,研究了含瓦斯煤峰值强度和峰值应变与有效轴向静载、有效围压和动载荷冲击速度的关系。研究结果表明:震动载荷下含瓦斯煤动态应力应变曲线无压密阶段,初始加载应力就随应变呈"线弹性"增加趋势;随着应变进一步增加,应力变化先趋于平缓又快速增加,该曲线表现出"跃进"特性,这与炭在晶体微破裂中的作用有关;峰后试样未产生宏观破坏,弹性能释放造成应力应变出现"回弹"现象。含瓦斯煤峰值强度随有效轴向静载呈指数增加、随有效围压呈线性增加、随动载荷冲击速度呈先增加后减小;含瓦斯煤峰值应变随有效轴向静载呈线性增加、随有效围压呈指数衰减、随动载荷冲击速度增大而增加。震动载荷下含瓦斯煤应变率效应明显,在应变率低水平阶段,含瓦斯煤峰值强度和峰值应变随应变率增加而增加,超过临界应变率,含瓦斯煤峰值强度和峰值应变将保持稳定。该研究有助于完善含瓦斯煤动力学,为矿井动载荷诱导的含瓦斯煤动力灾害防治提供借鉴。     

动采影响下地下井巷的动力特性

通过地下井巷的生产爆破震动观测试验，在峰值质点振动速度及其主振动频率分析的基础上，较为详尽地论述了动采作用下地下井巷的动力特性。通过分析生产爆破震动观测结果，具体探讨和解释了地下开采生产爆破所产生的震动现象及其原因，并得出了比例药量与距离条件下的峰值质点振动速度衰减经验公式，基于峰值质点振动速度衰减规律的分析，指出爆破震动在生产爆破点邻近区域衰减较快，生产爆破产生的质点振动速度主振频率分布在以45Hz为中心的较小范围，同时指出峰值质点振动鎏度及其主振频率主要受爆破药量与观测距离影响，而且爆破地震波的传播还与介质体的物理几何特性密切相关。     

露天矿控制爆破测震与数据分析

受控制爆破方法和地质地貌等因素的影响,爆破震动峰值速度衰减公式的两个相关变量K、α的取值变化较大。根据鄂尔多斯丰胜奎露天矿爆破工程实践和实测得到的速度峰值,分析了相同地质条件下不同爆破震动峰值速度衰减公式的关联,证明了在同一地区,应用不同的衰减公式指导爆破设计和施工时,会有不同的结论,经过分析比较,得出最优的解决方法,使爆破地震波的分析预测更加合理。     

露天爆破运输平硐允许峰值质点振动速度的研究

通过现场爆破地震波的监测,结合爆破震动破坏判据,分析了平硐产生落块的原因,给出了平硐的允许峰值质点振动速度的建议值.平硐不同位置的最大允许振速因地质、几何形状和支护条件等因素的变化而有所不同,提出了允许振动速度在平硐的同一断面上的不同位置是不同的.爆破实践结果表明,该种提法是合理的.     

岩石中条形药包爆破动态应变分析

本文采用超动态心变测试系统，实测了小药量条形药包存岩石模型中爆炸产生的应变波，对测试到的耦合装药加载条件下介质中区产生的轴向和切向爆炸应变波信号进行了分析。结果表明：在模型中先后形成两个不同的爆炸应变波，第一个应变波平均应变牢较大，反映了压缩应力波的特征；轴向应变波平均应变率比切向应变波平均应变率大。实测结果为进一步正确认识爆破破岩机理，提供了新的实验依据。     

监测爆破对地下高压煤气管道的影响

在地下高压煤气管道附近爆破不仅要求作精确和复杂的爆破设计，而且要求持续监测。这是因为爆破并非是一项精确的技术，相同的爆破设计并非总是产生同样的或预期的效果。可以用应变仪、压力计和爆破地震仪监测爆破五十地下高压煤气管道的影响。这些仪器可以监测质点峰值速度（PPV）、加速度和位移。在监测爆破对管道的影响时，多数人认为应变能提供最佳数据。但在地下管道上安装应变仪很麻烦，费时费钱。必须将一节管道的覆盖层全部挖开，通常由工人挖一大坑，以便安装人员能直接在管道上工作。需要安装应变仪的管道段（常需三处或三处以…     

邻近隧洞爆破的FLAC3D模拟

运用FLAC3D计算软件,对既有隧洞受邻近隧洞爆破震动的影响进行了模拟,得出在爆破地震波作用下,隧洞周边围岩应力、位移的分布情况和峰值振动速度的分布情况.     

深部围岩分区破裂化模型试验研究

为研究深部巷道围岩破裂机理,在"深部巷道围岩破裂机理与支护技术模拟试验装置"进行了模型试验,系统研究了深部巷道围岩在最大初始开洞荷载与洞室轴线平行作用下直墙拱顶试验的破坏形态和机理。模型试验表明:当最大主应力与洞室轴线平行,在较大轴向压力作用下产生较大的朝洞内的膨胀变形,使得在围岩内产生较大的径向拉应变,其产生的拉伸断裂是出现分层破坏现象的关键,分布特点是随着轴向应力的增加其拉应变值增加,随距洞壁距离的增大其拉应变值减小。拉伸断裂面形成后,相当于在原来的介质内又形成了一个新的半径增大的洞室,洞室在较大的轴向压应力持续作用下,拉伸破坏过程不断重复出现,就会形成交替的破裂区域和未破裂区域,即分层破裂现象。     

建筑物爆破震动危害机制及破坏判据的确定

根据某露天矿临近民房的爆破震动监测、传播衰减规律以及危害调查,分析了临近民房的爆破震动危害机制,确定了相应的峰值质点振速破坏判据.理论分析和爆破震动实测表明,就该矿而言,通过控制段最大炸药量来控制爆破震动峰值质点振动速度,可取得较好的降震效果.     

西北冻结立井砼井壁爆破损伤模型

为研究我国西北地区冻结立井岩石钻爆法施工时,大药量爆破对附近新浇混凝土井壁的损伤情况,根据相似理论制作了15∶1的圆柱形冻结立井模型,在爆破塔内开展了爆破模型试验研究。沿立井轴线方向,在混凝土井壁内侧面上粘贴环向和轴向共4组应变片,测定井壁在微差爆破作用下的变形情况,并根据广义胡克定律近似计算出各点应力。同时采用超声波测试方法测定井壁损伤。结果表明：井壁内侧面各点的应力应变时程曲线与爆破方案密切相关,应力应变峰值与各微段炸药量相对应。得出应力峰值与爆距、药量和岩体介质之间的拟合关系,以爆破前后的波速变化衡量井壁损伤,据此估计多次爆破对井壁累积损伤情况。     

煤岩组合体循环加卸载变形及裂纹演化规律研究

利用MTS 815试验机对煤岩组合体进行循环加卸载试验,分析了煤岩组合体循环加卸载中弹性应变和残余应变,而后得出加载时裂纹闭合应力和闭合应变,最后利用加载试验数据验证了轴向裂纹闭合模型和峰前应力-应变关系模型。结果表明:随着循环次数的增加,煤岩体内部的原生裂纹逐渐被压密,进而轴向弹性应变比重增大,而轴向残余应变比重减小;环向弹性应变所占比例先增大后减小,主要是由于荷载的增加加剧了煤体的环向扩容,并产生环向裂纹。计算得出每次加载下的轴向裂纹应变,发现随着应力增大,轴向裂纹应变先增大后基本保持不变,其拐点为裂纹闭合点,所对应的应力为轴向裂纹闭合应力,应变为轴向裂纹闭合应变。由于新裂纹和孔隙较难闭合,二者随加载次数增加有增大趋势。最后利用轴向裂纹闭合模型和峰前应力-应变关系模型对循环加卸载煤岩组合体的试验数据进行评价,理论值与试验值吻合度较高,能够很好地反映岩石峰前非线性行为。     

长岭山采石场硐室爆破震动测试分析

以具体硐室爆破为背景,结合现场震动测试,对测得的震动速度进行了回归分析,得到了场地爆破震动衰减规律。分析结果还表明:在爆源近处,质点震动速度峰值垂向大于径向,在爆源远处,质点震动速度峰值径向大于垂向;质点垂直向的震动频率随爆源距的增加而减小,质点水平向的震动频率随爆源距的变化没有规律性;质点持续震动时间,随爆源距的增加而增加。     

围压下岩石破坏过程的离散元模拟

采用离散元软件PFC2D对模拟岩样进行了双轴压缩模拟,从细观角度观察和分析了围压对岩石强度特征、变形特征和破坏形态的影响。研究结果表明:随围压增加,岩样的抗压强度呈线性增强,且符合库伦强度准则;岩样的初始破裂应力和裂损应力均随围压增大而线性增大,但与峰值抗压强度的比值接近常数;岩样的弹性模量亦随围压增大而增大,但在较高围压时趋于平稳;压缩过程岩样轴向峰值应变和径向峰值应变均随围压增大呈线性增大,轴向峰值应变的增加幅度更大,且在模拟围压范围内均出现了体积扩容现象;围压下岩样以剪切破坏为主,且随围压增大,岩样破坏模式由脆性向延性转变,但围压对破坏角的影响较小,符合库伦准则。     

基于HHT法的爆破震动衰减规律研究

为研究某矿水平深孔爆破对巷道稳定性的影响,对该矿爆破作业进行了现场爆破震动测试,得出回采巷道在水平深孔爆破作业时质点位移、峰值速度等参数,通过二元线性回归得出反映爆破地震波衰减的萨道夫斯基公式,并通过HHT法分析得出实测信号的时频特征规律,证实其爆破地震波能量多集中于25Hz内,易引起井下矿岩及构筑物共振失稳破坏,建议给予重视。     

高温作用下围压对页岩力学特性影响的试验研究

利用MTS815型程控伺服刚性试验机对页岩开展高温常规三轴压缩试验,基于试验结果分析围压与页岩应力-应变曲线特征、峰值强度、弹性模量、泊松比、峰值应变的关系。结果表明,按体积应变特征,应力-应变曲线可归为3类：扩张型、压缩-扩张过渡型和压缩型,围压对页岩具有较明显的扩容作用。在同一温度时,在5～25 MPa围压范围内,页岩峰值强度（σ1-σ3）较低,表现出较强的塑性变形破坏特征,峰值强度和弹性模量具有随围压增加而增大的趋势。围压小于15 MPa时,页岩泊松比随围压增大而增大,而峰值轴向应变和峰值横向应变均随围压增加而逐渐降低;围压大于15 MPa后,泊松比随围压增加呈小幅下降,峰值轴向应变和峰值横向应变随围压增加而略有增大。     

普通砌体房屋结构震动响应特性测试分析

对于特定结构,震动的幅值、主频和持时的不同组合决定着爆破震动的安全性.文章结合Excel和小波分析等工具对实测数据进行了分析处理,获得了爆破震动荷载作用下不同楼层结构的响应特性:震动信号的峰值速度( PPV)和能量主要集中在低频波段;随楼层的增加,信号的主频减小,PPV和低频部分的能量比例呈放大趋势,同时震动持时最长的...     

含瓦斯煤的力学特性及渗流规律试验研究

采动裂隙场瓦斯流动是实现深部煤与瓦斯共采的基础。采用WYS-800微机控制电液伺服三轴瓦斯渗流试验装置,对平朔井工一矿14106工作面煤层进行了含瓦斯煤的力学特性和瓦斯渗流试验。结果表明:常规三轴不同瓦斯压力条件下,全应力-应变曲线分为4个阶段:初始压密阶段、线性弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段。煤样的渗透率随轴向应变先减小后增大,最后趋于稳定;煤样的偏应力-应变和渗透率-应变曲线呈现相反的趋势,而且常规三轴压缩煤样破坏后渗透率增加量比较少。常规三轴不同围压条件下应力-应变曲线也主要表现为4个阶段。随围压值增大,三轴抗压强度呈线性增加趋势;在相同轴向载荷作用下,煤样所受围压越大,渗透率就越小。从不同围压条件下轴向应力-轴向应变和渗透率-轴向应变曲线可以看出,渗透率随着轴向应变的增大先降低后升高,煤样的峰值强度随着围压升高而增大。     

基于3D-DIC系统的白砂岩单轴压缩应变率效应的力学性能试验研究

通过选取典型岩样，研究了白砂岩在10^-5～10^-3 s^-1应变率范围内的单轴压缩性能，采用3D-DIC系统观测和采集岩样表面位移云图，并分析不同应变率下岩样变形破坏特征差异。结果表明，岩样表面位移场变化反映了破坏面演化规律，剪切破坏面与位移场集中存在对应关系。全局轴向应变差异主要发生在微裂隙压密到弹性变形期间；加载初期，全局径向应变存在差异，在峰值强度时下端部区域径向位移最大，岩样上端部变形受到端部效应影响，径向向外膨胀受端面与垫片间摩擦限制；此外，下端部局部轴向应变大于上端部区域。随着加载速率增大，岩样从延性特征向脆性特征转变。加载速率较低时，岩样破坏过程中孔隙坍塌使得部分裂隙再次闭合、滑移而产生摩擦效应，从而使峰值强度附近的应力-应变曲线出现波动。白砂岩峰值强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载速率增大而增加。