干燥和饱水炭质板岩流变力学特性与模型研究

水是影响岩石流变力学性质的重要因素.采用分级加载方式,对兰渝铁路木寨岭二期隧道炭质板岩开展干燥与饱水状态下的单轴蠕变试验.结果表明:饱水岩样的蠕变量和蠕变速率远大于干燥岩样的相应值,相同应力水平下的蠕变应变可达到干燥岩样的3倍以上,进入稳定蠕变阶段也需要更长的时间.分析岩石的蠕变规律,通过在Burgers流变模型上串联一个非线性粘塑性体,提出改进的非线性损伤流变模型,推导其一维和三维蠕变方程.并对流变模型参数辨识方法进行改进,采用线性递减权重粒子群算法(PSO)和Levenberg-Marqud非线性最小二乘法相结合的方法对试验结果进行参数辨识,结果表明该模型能够很好地描述炭质板岩在不同应力水平下的蠕变特性.     

渗透水压下孔洞裂隙砂岩断裂破坏试验研究

为研究渗透水压作用下裂隙岩石断裂破坏的力学机理,制作了含不同裂隙倾角的中心孔洞裂隙砂岩试件,研制了渗透水压加压装置,并结合声发射系统进行有渗透水压作用和无渗透水压作用的单轴压缩试验.研究结果表明:声发射特性揭示了试件加载过程中微裂隙压密、起裂、扩展和贯通破坏的4个阶段;渗透水压对试件的力学特性影响显著,试件的峰值强度明显低于无渗透水压作用的试件,降低程度最大超过20%,同时对应的峰值应变显著增加;渗透水压作用下的试件典型破坏特征随裂隙倾角的变化规律表现为:较小裂隙倾角[0°,30°)的试件破坏模式主要以拉伸破坏为主;裂隙倾角[30°,60°)的试件发生剪刀破坏;较大裂隙倾角[60°,75°]的试件更容易发生拉剪混合破坏.     

低温饱水粗粒砂岩强度特性和破坏模式研究

为了研究低温条件下饱水粗粒砂岩的力学特性,以内蒙古自治区鄂尔多斯某冻结副立井为工程背景,以-500～-700 m基岩段粗粒砂岩为研究对象,进行常温(20℃)和不同低温(-10,-15,-20,-30℃)条件下饱水粗粒砂岩的单轴压缩试验,分别探讨低温对饱水粗粒砂岩单轴抗压强度、弹性模量和泊松比的影响以及低温饱水粗粒砂岩的破坏模式。结果表明:随着温度的不断降低,低温饱水粗粒砂岩的弹性模量和单轴抗压强度均不断增大,泊松比不断降低;低温饱水粗粒砂岩单轴压缩破坏形式主要有两种,即柱状劈裂破坏和单一斜截面剪切破坏附带劈裂裂隙。研究结果可为低温条件下岩石力学特性和煤矿冻结凿井施工设计提供参考依据。     

饱水红砂岩冻融特性试验研究

以西北地区多孔隙、易风化典型红砂岩为研究对象,研究冻融作用对红砂岩力学特性影响,分别测定1,2,3次冻融后不同围压条件下,常温/负温红砂岩物理力学参数.试验结果表明:1)3次冻融后,红砂岩表面未产生剥落或开裂现象,但孔隙率和损伤变量增大;2)随冻融次数增加,红砂岩强度和黏聚力逐渐减小,摩擦角增大,负温条件下红砂岩强度和黏聚力始终大于常温条件;3)强度影响系数随冻融次数增加而减小,随围压增加而增大,影响系数大于1时,围压对红砂岩强度的增强作用大于冻融对岩石强度的损伤作用;4)冻融后常温红砂岩压缩破坏主破裂面断面粗糙,有颗粒剥落,产生多条裂纹,破碎严重;负温红砂岩压缩破坏主要为单破裂面剪切破坏,无次裂纹产生.依据以上研究成果,建议冻结工程选用低发热的水泥和炸药,减少冻结壁暴露时间.     

含水砂岩顶板巷道失稳破坏特征及分类研究

运用理论分析、实验室试验和现场实测方法,研究了宁东煤田主采煤层含水砂岩-水相互作用下物理力学性质及巷道顶板变形破坏特征,提出了富水巷道的内涵并对其进行了分类,阐述了分顶控制的基本思路.结果表明:含水砂岩分为粗粒泥质长石砂岩和中粒泥质长石岩屑砂岩,且在水作用下,含水砂岩破坏形式发生了变化,从干燥状态下沿岩样轴向的拉张破裂向端面碎裂破坏过渡;含水砂岩顶板巷道呈现以软弱岩层扩容变形和含水砂岩离层为主的分阶段变形破坏特征,含水砂岩浸水后强度迅速降低,富水巷道分为第Ⅰ,Ⅱ类富水巷道.     

预制裂纹岩板破坏电位与电磁辐射特征的实验研究

为了研究预制裂纹岩板破坏电位和电磁辐射变化规律,对不同裂纹倾角花岗岩板进行了不同加载速率单轴压缩实验.结果表明:预制裂纹岩板电位和电磁辐射随载荷的变化而变化,破坏前出现电磁辐射能量峰值和一定的电位峰值,电位和电磁辐射能量增量与变化率一般会出现突变;电位变化幅度及其破坏前均值与距离主破裂的位置有关;预制裂纹倾角越大,载荷峰值越小,其出现时间越早,电磁辐射能量峰值越靠近载荷峰值,破坏前电磁辐射能量均值越低;加载速率越大,电磁辐射能量超前破坏时间越短.电磁辐射能量与电位增量、变化率、标准差、均值、变异系数可以作为研究煤岩破坏前兆特征的指标.     

真实水压力下砂岩强度及破坏形式的试验研究

岩石在高水压条件下的强度和变形破坏方式对深埋、高水压下隧洞及地下开采极为重要。采用MTS和“YSL-200”对砂岩进行了常规单轴试验和不同压力水环境中的压缩试验,分析了真实水压力对饱和砂岩的抗压强度和破坏形式的影响,并探讨了孔隙水压力与水围压力对岩石强度的作用。试验结果表明：饱和砂岩在真实水压力环境中呈现“X型”剪切破坏,水压力在岩石进入裂纹扩展区时加速岩石破坏的作用效果明显;压力水可以通过扩展的裂纹渗入到岩石内部,增大岩石的含水率,影响岩石内部的孔隙水压力;当水压力较低时,水围压作用大于孔隙水压力作用,水压力对岩石的强度为增强效应,当水压力较高时,孔隙水压力作用与水围压作用抵消,岩石强度与饱和单轴抗压强度相近     

含预制椭圆形孔洞砂岩强度及破坏特征试验研究

通过对含预制椭圆形孔洞板状砂岩试样进行单轴压缩试验,研究了椭圆长轴与短轴之比k及石膏充填作用对岩样强度和破坏特征的影响规律.研究表明,含孔洞岩样的强度和变形参数相对于完整试样均有不同程度的降低,而石膏充填后试样的峰值强度和弹性模量均有所提高,但峰值应变无明显变化规律;无论充填与否,试样峰值强度均随着k值的增加均呈指数形式降低;充填作用对岩样宏观破坏模式无明显影响,岩样最终均以剪切破坏为主,主破裂面沿对角线分布;相对于无充填的岩样,石膏充填后的岩样破坏时宏观裂隙数目增多,破坏程度加剧.     

饱水岩层生物地球化学特征与氮转化

目的研究浑河流域第四纪松散岩层构成的潜水中较高铁锰含量对浅层地下水氮转化的影响。方法运用水文地球环境化学理论，结合现场取样和室内实验，研究了地下水中铁锰对氮转化的化学及生物作用的机理．对浑河支流的细河近岸饱水层110m深度剖面岩土的地球化学指标和微生物分别进行了测定和培养鉴定．结果研究结果表明在岩土呈弱酸性的条件下。随着剖面深度的变化。微生物指标和地球化学指标相互之间表现出显著的相关性，曲线的峰值段和波动段大部分相吻合．结论岩性以及原生铁锰普遍含量较高的生物地球化学环境对地层中氮转化的主导控制作用显著，表现为岩土中氨态氮含量高．此项研究将为修复微污染地下水。探讨区域环境系统氮演变趋势提供技术支持．     

煤矿砂岩双向加载下力学特性及破坏特征实验研究

随着开采深度的不断加深,开采活动在地下开挖体周边引起的压缩应力可能足以引起岩爆甚至作业人员伤害等灾害.地下开挖体周边岩石处于平面应力或平面压缩状态.为了研究地质材料的双轴强度.对从煤矿井下采出的100 mm立方体灰砂岩试件的双轴力学性能和强度进行了实验研究.双轴压缩的加载速度为1 MPa/s.对砂岩立方体试件和标准试件的单轴强度进行了测试并与双轴试验结果进行比较.实验采用了2种加载路径:一种是保持双向受力相等直至破坏;另一种是保持双向受力相等直至单轴抗压强度的1/2,然后保持约束荷载恒定,增加另一荷载直至破坏.给出了试验结果和所观察到的现象,探讨了砂岩双轴加载的破坏机理.试验结果表明,随着约束荷载的增加,岩石双轴强度显著增加,试件的破坏通常由加载初期开始,并持续地沿自由面片落,最终产生加载平面外的剪切破坏,同时伴随轻微的断裂声响.     

冻融循环层理砂岩破坏模式试验研究

在西部高寒地区,冻融循环作用对岩石路基稳定性具有不可忽视的影响,易引发一系列的工程地质问题.为研究冻融循环环境下各向异性层理砂岩的损伤特性,选取路基中典型垂直、平行层理砂岩试样开展冻融循环试验研究,基于电液伺服压力试验机进行单轴压缩试验,以应力-应变曲线、力学参数和压缩破坏形态为依据,探究了冻融循环损伤后层理砂岩强度、变形特征的演化规律及破坏模式.研究结果表明:随着冻融次数的增加,垂直、平行层理试样呈现出向右拉伸,向下压缩的应力-应变曲线;垂直层理砂岩试样峰值点下降路径平缓,而平行层理砂岩试样则沿阶梯状路径下降;冻融损伤累积减弱了破坏模式的各向异性特征,随冻融次数的增加,垂直层理砂岩试样裂缝与加载方向趋于平行,平行层理砂岩试样则始终表现为沿层理的劈裂破坏.     

煤体剪切破坏过程电磁辐射与声发射研究

用剪切实验台和电磁辐射、声发射接收系统对煤体剪切破坏的电磁辐射、声发射特征进行了研究 .结果表明 ,煤体剪切破坏过程中电磁辐射和声发射有两种类型 :一种是在加载初期出现较高的强度 ,加载中间阶段有较为平静的区域 ,主破坏发生前又逐渐增强 ,破坏时出现较高的强度 ,破坏后逐渐减弱 ;另一种是随应力增大电磁辐射和声发射持续增强直至破坏 ,破坏后减小 .试验结果与预测冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害的现场测试结果吻合 .     

裂隙岩体断裂破坏扩展数值模拟研究

为进一步了解复杂裂隙断裂破坏过程,基于断裂力学理论,采用PFC2D软件对不同裂隙数量岩体进行数值试验,分析裂隙倾角、围压等因素对岩体强度及裂纹扩展的影响规律。研究表明：随着裂隙倾角增大,单裂隙峰值应力和起裂应力先减小后增大,当围压由2 MPa增加到8 MPa时,峰值应力约从120 MPa增大到160 MPa,且起裂应力随着围压增大而增大,与理论分析结果一致;双裂隙倾角为30°和45°裂隙扩展以翼型裂纹和次生斜裂纹为主,裂隙倾角为60°和90°时主要为共面次生裂纹;不同围压下,随着预制裂隙数量增多,裂隙岩体试样峰值应力逐渐减小。研究成果为进一步探索裂隙岩体失稳破坏规律提供参考。     

层理倾角不同的砂岩变形破坏和强度的研究

利用同一岩块不同方向加工的2组砂岩试样,进行完整试样常规三轴压缩试验之后,对不同直径的孔道试样进行了内孔压力为0,外围压为40 MPa的压缩,分析非均匀应力分布对试样承载能力和变形破坏特性的影响.轴向垂直于层理面的试样具有横观各向同性,纵波速度、杨氏模量和强度都较低,完整试样和孔道试样围压下压缩破裂成形状几乎相同的2块;在外围压40MPa下轴向压缩,外径50 mm内径6 mm的孔道试样强度可以超过完整试样,而内径25 mm的孔道试样发生轴向失稳,低于单轴压缩强度.轴向与层理面夹角约为79.5°的试样,具有显著的各向异性,完整试样破坏复杂,而孔道试样因内部自由面提供滑移方向,以完整圆锥破裂;沉积弱面与试样的破坏没有直接的关联.对实验用砂岩而言,平行于层理方向黏结力较小,而不同层面之间的颗粒尺度差异引起摩擦系数增大;试样中层理面的倾向不同,强度特征和破坏形式也就不同.     

砂岩试样裂隙扩展和宏观断裂的模型探讨

本文研究了压应力状态下砂岩的微观和宏观破坏机理。根据断裂力学原理,提出了一种砂岩内部微裂隙扩展和聚集的断裂模型,从而推断出由微裂隙扩展和聚集导致的宏观破断。     

压力水-岩耦合作用下砂岩断口微观破坏机理

为了研究流固耦合作用下岩石的损伤劣化机理,以砂岩岩样为研究对象,采用流固耦合力学实验系统开展轴压水压耦合作用下单轴压缩、三轴压缩及三轴蠕变实验,借助扫描电子显微镜对岩样破裂断口的微观结构特征进行分析。结果表明:单轴饱水岩样破裂断口表面比干燥岩样出现更多的裂纹核,且断口形貌以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅;随着水压增大,三轴压缩岩样破裂断口表面裂纹核逐渐变少,剪切平行裂纹逐渐增多,岩样的宏观破坏形式从以张拉破坏为主逐渐向以剪切破坏为主转变;与三轴压缩岩样断口相比,三轴蠕变岩样破裂断口表面平整度和光滑度较差,晶体间联结更加紧密,剪切裂纹密度和深度增加。     

济南市电视广播电磁辐射时空变化特征研究

通过对济南市电视广播电磁辐射强度进行监测，提出相应的评价结果和空间与时间分布规律，为济南市城市规划和电视广播电磁辐射监管提供技术支持。     

济南市电视广播电磁辐射时空变化特征研究

通过对济南市电视广播电磁辐射强度进行监测 ,提出相应的评价结果和空间与时间分布规律 ,为济南市城市规划和电视广播电磁辐射监管提供技术支持     

沥青路面水破坏的分析研究

通过对沥青路面水破坏原因的调查分析,提出了沥青路面水破坏的防治方法。     

泥质细砂岩材料破坏与强度衰减研究

为了认识真实的岩石材料破坏和强度衰减规律,通过多组常规的单轴压缩试验和不同围压下的三轴压缩试验对泥质细砂岩的材料破坏过程和抗压强度进行了实测．把前面试验破裂形成的不规则岩块浇注在混凝土制成的“剪切壳”中,运用XJ-1型携带式剪切仪进行了自行设计的压剪试验,获得了岩块在压剪过程中的剪切力一压应力关系曲线,以此来测得破裂岩块的自身材料强度．通过对比先前压缩试验得到的极限莫尔包络线,研究了破坏前完整岩样与破坏后损伤岩块间的强度变化．讨论了不同试验方法,损伤程度,尺寸效应,材料异性对岩石强度衰减的影响．结果表明,岩石在破坏过程中环向应变与体积应变在峰后近乎以直线形式增长,岩块抗剪强度表现出尺寸效应,岩样伴随着破裂演变材料强度发生衰减．