铁尾矿砂混凝土力学特性实验研究

通过对尾矿砂混凝土开展室内力学试验研究,分析不同含水率、颗粒粒径和干密度对尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律、黏聚力和内摩擦角的影响.结果表明:不同含水率尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律基本一致,都是随着应变的增大应力逐渐增大,当应变增大一定值时应力逐渐趋于平缓;同时,随着围压的增大,尾矿砂混凝土应力峰值点对应的应变值相对滞后.当尾矿砂混凝土的围压一定时,尾矿砂混凝土的应力-应变曲线变化规律和峰值应力的数值大致一样,故尾矿砂混凝土变形特性受含水率的影响作用较小,受到围压的影响作用较大;随着尾矿砂粒径的不断增大,尾矿砂混凝土的黏聚力呈现出增大变化规律,而内摩擦角却呈现出逐渐减小的变化规律;由于干密度越大,尾矿砂混凝土内部含有固体颗粒越多,尾矿砂混凝土就越加密实,进而使得颗粒之间的相互咬合力增大,在宏观上呈现出尾矿砂强度的提升.     

大面积承载下黄土力学特性试验研究

为了研究大面积承载下露天煤矿排土场黄土基底破坏机理,对某矿排土场基底黄土进行了孔隙压力消散、不同含水率等力学特性试验研究。结果表明:黄土剪切强度随着含水率增加而大幅度下降,含水率与黏聚力的变化呈对数线性关系;黄土剪应力也随着剪切速率的增大而发生明显的降低;黄土孔隙水压力消散度随围压的增大而减小,消散系数随含水率的增大而增大,且呈现低围压脆化破坏现象。该试验成果在安太堡矿及黑岱沟等露天矿的排土场边坡治理中得到了合理有效地应用,并产生了良好的经济效益和社会效益。     

煤矿水砂膏体充填材料流变性质研究

为探究水砂膏体充填材料与时间相关的力学特性和行为，开展膏体材料单轴单级加载及三轴多级加载流变力学特性试验，获得了单轴五级荷载下及三轴三组围压四级荷载下应变-时间曲线。试验结果表明，荷载水平增加，试样流变变形量增加；在稳态流变状态，变形随时间增长缓慢；在恒定的轴向应力下，围压增加，流变变形量减小。结果为充填体非线性流变本构模型建立及流变参数模型辨识提供依据。     

大理岩脆－延性转换的微观机理研究

为探讨高水压对大理岩变形、强度、脆－延转化特性及破坏断裂损伤劣化的影响，取锦屏二级水电站引水隧洞大理岩分别进行高水压、高围压、低围压作用下全应力－应变过程三轴压缩对比试验，对大理岩破坏断裂断口进行微观扫描电镜试验，分析不同工况条件下大理岩断口微观形貌特征.结果表明，在低围压作用下莫尔强度包络线近似为线性，在高围压作用下莫尔强度包络线为非线性.高外水压力的存在抑制了岩石脆性向延性的发展，降低了岩石的强度，对软化区裂纹的扩展起到加剧作用.通过微观数字图像实验分析可知，高围压比低围压条件下大理岩断口裂纹长度小、密度大，分布均匀.给出了高水压、高围压作用下岩石破裂产生的微观损伤力学机理，为进一步分析高围压、高内外水压条件下非圆形洞室围岩失稳破坏提供了可靠的理论依据.     

加压气化炉给料系统变水分输送特性

在高压浓相输送试验台上进行煤粉输送试验,考察煤粉含水率对压损特性、质量流量的影响规律。结果表明：随着含水率的增加,褐煤的质量流量逐渐减小,烟煤的质量流量先增大后减小,相同含水率下褐煤的流动性较好。     

掺砂改良红黏土室内试验研究

试验所用江西地区红黏土的力学性质良好，但其物理特性不良且易收缩开裂，作为路基填料时需要进行改良。主要研究红黏土掺砂改良后的物理特性及其在干湿循环作用下的收缩开裂情况，对掺砂率为0，10%，20%，30%的改性红黏土分别进行击实试验、液塑限试验、收缩试验和干湿循环试验等室内试验研究。研究结果表明:试验所用江西地区红黏土采用掺20%砂进行改良时，既可以达到改良效果，又具有经济效益。红黏土中掺砂后，物理特性得到提升，收缩开裂现象也得到了一定的抑制。     

电化学注浆加固法机理分析

对电化学注浆加固法的机理进行了分析，阐明了浆液在软土层和流砂层中的流动特性，探讨了浆液在电场力作用下的流动距离，为控制电化学注浆技术提供了理论依据。     

不同围压荷载和含水状态下砂岩SHPB试验研究

为研究围压荷载和含水率对砂岩动态力学性能的影响,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术和自主开发的围压加载装置,对不同围压荷载和含水状态下砂岩的动态力学性能进行研究。试验结果表明,砂岩的峰值应力和峰值应变随应变率的增大而增大,并表现出一定的脆-延转化特点;随着围压荷载的增加,砂岩的强度和韧性得到提升,并呈现出明显的塑性变形特征;相同围压荷载条件下,砂岩强度随含水率的增加而增大。在高应变率加载条件下,砂岩动态强度具有典型的冲击强化、围压增强和含水硬化特性。研究结果对地下工程动态开挖具有指导作用。     

空孔直径对有围压直眼掏槽爆破破碎效果的影响

掏槽爆破是井巷爆破掘进的关键技术，高围压对掏槽爆破效果有明显的抑制效果，而空孔对于提高掏槽爆破效率具有重要意义，但目前相关研究并不充分。为研究中空孔直径对围压作用下掏槽爆破破碎效果的影响，制作边长为600 mm、砂胶质量比为2∶1的立方体水泥砂浆试块，并通过电液伺服加载系统对试块施加双向等围压，进行直眼掏槽爆破水泥砂浆相似模型试验。对爆后爆破块度进行筛分统计分析，分析研究了不同中空孔直径下模型碎块块度分布、平均粒径，通过分形维数表征碎块分形特征，量化分析了碎块破碎程度。采用ANSYS/LS–DYNA软件基于试验模型参数建立了数值模型，分析了不同空孔直径时不同时刻的应力云图。研究结果表明：炮孔装药量分别为2 g和3 g时，中空孔直径为24 mm和16 mm的模型碎块分形维数最大，此时碎块粒径主要集中19～75 mm的中部区间，且此时碎块总质量最大，分别为3.128、3.615 kg，空孔直径不同时，空孔附近产生的应力集中效应与反射拉伸波效果不同，使得掏槽爆破破碎效果不同，适宜的空孔直径能够有效利用空孔效应，空孔附近应力波峰值和作用范围较大，应力波作用时间较长，因此破碎效果较好；空孔直径过...     

加筋粉煤灰的平面应变试验研究

为探求加筋层数、含水率、围压对粉煤灰变形强度的影响,在不同含水率、不同围压条件下,采用PY-10型平面应变仪对不同加筋层数的粉煤灰进行平面应变试验,研究其应力-应变曲线、抗剪强度的变化规律。试验结果表明:在不同加筋层数、不同围压、不同含水率条件下,粉煤灰的应力-应变关系曲线为硬化型;随着加筋层数的增加,或含水率的降低,或围压的增大,粉煤灰的应力-应变关系曲线有着不同程度的提高;增加加筋层数、增大围压、降低含水率,可有效减小粉煤灰的变形,提高其结构强度。     

细粒含量对尾矿砂动力特性影响研究

由于不同粒径颗粒沉积速度不同,尾矿库尾矿沉积分选后,随着距离尾矿库滩顶长度增大,细粒含量不断增多。为探讨细粒含量对尾矿砂动力特性的影响,对不同细粒含量的尾矿砂进行固结不排水振动三轴试验,试验围压为100kPa。试验结果表明,尾矿砂具有统计意义上的自相似性,分维值为2~3,随细粒含量增大,尾矿砂颗粒粒度分布由不均匀到均匀再到不均匀;随细粒含量增多,在相同振次条件下,尾矿砂动剪应力比先减小后增大,振次比相同时,孔压比的增长量先减小后增大,临界细粒含量为27.8%左右。     

紫花苜蓿-黄土复合体抗剪强度时间效应研究

植物根系能提高边坡稳定性和防止水土流失，研究选取紫花苜蓿-黄土复合体为研究对象，通过PVC管人工种植获取紫花苜蓿-黄土复合体试样，并采用三轴压缩试验测定紫花苜蓿-黄土复合体抗剪强度指标并分析其时间效应，对比分析了围压及含水率对紫花苜蓿-黄土复合体抗剪强度的影响作用。结果表明：与素黄土相比，紫花苜蓿-黄土复合体抗剪强度显著提高。随着紫花苜蓿生长期（60、90、120、150 d）的增加，紫花苜蓿-黄土复合体的黏聚力显著增加；在低围压状态下，不固结不排水（UU）试验中不同生长期紫花苜蓿-黄土复合体试样黏聚力较素黄土分别增加了7.02%、18.81%、26.09%和36.41%，固结不排水（CU）试验中不同生长期紫花苜蓿-黄土复合体试样黏聚力较素黄土分别增加了27.62%、50.87%、77.62%和158.14%；在高围压状态下，不固结不排水（UU）试验中紫花苜蓿-黄土复合体试样黏聚力显著高于素黄土且随生长期增加而增大，但固结不排水（CU）试验中无明显规律。此外，对于根系生长较浅的草本植物来说，选择低围压状态进行三轴压缩试验更符合实际情况；同一生长期饱和含水率状态下的紫花苜蓿-黄土复合体抗...     

不同含水率条件下含瓦斯煤改进邓肯-张模型

为建立能够合理反映含瓦斯煤在不同含水率和围压工况下的力学特性模型,首先基于已有的含瓦斯煤常规三轴试验,分析其在不同围压和含水率条件下应力-应变特性;其次结合邓肯-张模型与Janbu公式得到相关的邓肯-张模型参数;然后建立初始弹性模量、破坏应力与各影响因素的拟合公式,构建能表征不同应力水平下含瓦斯煤变形规律的改进邓肯-张模型;最后对修正后的模型进行验证,对模型精度进行评价。结果表明：含水率的增加是引起含瓦斯煤模型参数动态变化的重要原因;提出的改进模型预测曲线与实际的试验曲线具有良好的吻合度,该修正模型可以准确反应不同围压和含水率下含瓦斯煤的应力应变特性。     

动载荷和含水率对红砂岩动态强度和变形的影响

地下工程岩体爆破开挖过程中，动荷载和地下水对工程岩体的安全稳定具有显著影响。为揭示动荷载和含水率对岩石的影响特性，采用改进的霍普金森压杆试验装置，用4种不同的冲击速度，在6种含水率工况下对红砂岩进行冲击压缩试验，根据试验中采集到的3组应力波信号，利用三波法将其转化为岩石的动态应力-应变曲线，得到了岩石的动态峰值应力、极值应变和平均应变率等参数。试验结果表明：相同动荷载作用下，随着含水率增加，动态峰值应力逐渐减小，且二者具有良好的指数函数关系；随着含水率增加，岩石动态极值应变线性增加；随着含水率增加，岩石的平均应变率呈指数型增长。随着冲击速度的增大，动态峰值应力、动态极值应变和岩石的平均应变率均增大。研究结果有助于对深部岩石的稳定性进行监测，为工程中的突水突泥等灾害的发生机理及影响因素的研究提供一定参考。     

煤层底板断层滞后型突水时效机理的力学试验研究

通过室内单向压缩、蠕变和三轴压缩、蠕变试验，对断层带物质在不同含水量、不同围压、不同加载方式条件下，其变形破坏方式进行了较为系统地试验分析与研究，提出断层带物质随围压的增加，强度有所提高，但随含水量的增加强度将降低；起始流变压力随围压的增加而增大，随含水量的增大而减小；断层带物质的变形破坏特征与荷载作用时间和其组成物质有着密切关系。     

高围压条件下含瓦斯水合物煤体强度准则研究

为了探讨Mohr-Coulomb(M-C)准则、Hoek-Brown(H-B)准则以及广义Hoek-Brown(GH-B)准则3种强度准则对高围压条件下含瓦斯水合物煤体的适用性；基于不同饱和度（50%、80%）和不同围压（12、16、20 MPa）条件下，进行常规三轴加载试验，对试验获得的应力-应变曲线进行分析，并利用3种强度准则对最大主应力和围压进行拟合；同时引用均方根偏差RMSE、相关系数等评价指标，探讨不同的强度准则对于含瓦斯水合物煤体的适用性。研究表明：在高围压条件下，应力-应变曲线呈应变硬化型，围压和饱和度越高，峰值强度越高，围压对峰值强度的影响较为显著；M-C准则和GH-B准则对于试验数据拟合的相关系数较高，拟合效果较好，RMSE值较低，预测值与试验值的线性拟合直线与1∶1梯度线非常接近，说明2种准则对含瓦斯水合物煤体的适用性较好；H-B准则的相关系数低于M-C准则和GH-B准则，RMSE值较大，对含瓦斯水合物煤体的适用性略低于M-C准则和GH-B准则。     

含水率对含瓦斯煤的渗流特性影响试验研究

利用自主研发的三轴煤岩瓦斯渗流试验系统,测定煤样在含水率、围压和瓦斯压力的不同组合情况下的渗流量,得到含水率与含瓦斯煤渗透特性之间的关系表达式,揭示了受水分影响的含瓦斯煤渗透特性的一些新的认识：① 不同含水率煤样,固定瓦斯压力条件下,含瓦斯煤渗透率随围压的增大而减小,且呈指数函数关系;② 不同含水率条件下的含瓦斯煤,随着瓦斯压力的增大,含瓦斯煤渗透率的先减小后增大,呈现出“V”字型变化趋势,具有明显的Klinkenberg效应;③ 瓦斯压力对含瓦斯煤渗透性的影响大于围压的影响;④ 恒定温度环境条件下,含水率对含瓦斯煤的渗透性有很明显的影响,随着煤样中含水率的增加,含瓦斯煤的渗透率逐渐减小,整体呈负指数关系。     

覆压-注水作用下含瓦斯煤解吸特性试验研究

深部开采易形成地应力与瓦斯的耦合作用，出现地应力主导型的煤与瓦斯突出事故。为了提高矿井瓦斯灾害防治的精准性，亟需深入了解地应力作用下水分介入后对含瓦斯煤解吸特性的影响。在试验室搭建了覆压作用下注水对煤样瓦斯解吸特性影响的模拟测试装置，通过向试验煤样施加覆压，同时注入水分，研究覆压-注水作用下含瓦斯煤的解吸特性。基于该试验装置，测试了古汉山矿（GHS）煤样在覆压5、10、15 MPa，水分0、2%、4%和6%，相同充气量条件下的瓦斯解吸数据。通过分析试验数据，得到覆压-注水作用对GHS煤样累计瓦斯解吸量、瓦斯解吸速度、初始瓦斯解吸速度影响系数和残存瓦斯含量的影响规律。研究结果表明：覆压作用使干燥煤样累计解吸量和初始瓦斯解吸速度增大，促进了瓦斯解吸；随着水分的介入，覆压大的煤样累计瓦斯解吸量和初始瓦斯解吸速度反而变小，说明水分抑制了瓦斯解吸，水分介入后覆压作用从促进瓦斯解吸过渡为抑制瓦斯解吸。理论分析认为，覆压的活塞效应促进干燥煤样的瓦斯解吸，随着水分的介入，水分在煤体裂隙和孔隙中产生了强烈的毛细管阻力，随着覆压增大，煤样被压碎压实，煤中孔隙尺寸变小，毛细管阻力变大，从而产生更强的抑制解吸...     

砂层压密特性及其对劈裂-压密注浆扩散过程的影响

劈裂-压密注浆模式是砂层注浆工程中的重要模式,砂层自身的压密特性对劈裂-压密注浆扩散过程具有显著影响,基于此,以山东青岛地区含黏性土砂层为典型砂层介质,通过侧限压缩试验测试了不同条件下的砂层压缩变形曲线,测试压力范围0～2 MPa,砂层黏性土含量10%～50%,砂层初始含水量12%～28%,分析了黏性土含量及初始含水率对砂层压密过程的影响,从是否形成砂骨架的角度揭示了砂层压密变形机理。采用二次抛物线模型来拟合砂层侧限压缩过程应力-应变数据,建立了可描述砂层非线性压密过程的数学模型,模型参数可通过初始压缩模量及2 MPa下的特征应变量确定。在此基础上,认为劈裂-压密注浆过程中劈裂通道两侧砂层的压密过程近似符合侧限条件,分析了黏性土含量对砂层劈裂-压密注浆扩散过程的影响。研究结果表明:黏性土含量是影响砂层压密特性的主控因素,当黏性土含量低于25%左右时,砂层压缩过程中会形成砂骨架,砂层整体可压缩性较差,反之,不会形成砂骨架,砂层整体可压缩性较好;存在最优初始含水率(20%左右),当砂层初始含水率由最优初始含水率增加或者减少时,相同压力条件下砂层压缩量均会减小;砂层压密过程数学模型曲线与试验...     

破碎磷矿体力学特性及等效损伤规律研究

针对宜昌地区磷矿体破碎、节理裂隙发育等特点,进行多围压三轴压缩试验,建立三轴压缩等效耦合损伤变量模型,研究不同围压作用下破碎岩体压缩变形特性和损伤规律,揭示破碎岩体节理裂隙、围压大小、损伤特性、力学强度的相互影响关系。研究表明:围压的增加,可有效提高破碎岩体力学强度,并减小岩体损伤变量的谷值。在高围压作用下,破碎岩体应力应变曲线峰值处近似"折线状",峰值处呈脆性破坏,破坏后峰值强度迅速衰减;低围压作用下,峰值处岩石试样呈现弹塑性破坏,峰值强度衰减缓慢。