岩石试验的新进展（一）

由于岩层的地质组成经常发生突变变化，将岩心试样测得的生质外推到围岩区可能引起一些问题，为了处理这个问题，研制了一种使用钻孔贯入度仪原位快速强度试验方法，这种与传统实验室试验相反，试验前不需要采取，搬运和机械加工试样，直接在孔壁上测定岩石强度，最新发展是钻孔贯入度仪，其仅仅需要直径38．1mm钻孔，小直戏贯入度仪能适用矿山生产设备，如杆柱机打试验孔，新的贯入度仪考虑到煤矿山，坚硬岩石矿山和隧道掘进广泛应用的可能 性，对该仪器的原理艰及其应用实例加以阐述和说明。     

岩石试验的新进展(二)

5　不同岩石类型的试验实例5 1　例 1 :很硬岩石在爱达荷银矿 1 92 0ｍ水平 ,作为大型岩石力学研究的一部分进行了这项试验。采用初型较大直径 70ｍｍ的贯入度仪 ,因预计岩石强度高 ,故使用最小压头 (5ｍｍ直径 )。在矩形断面和圆形拐角的平巷内打了5个直径 76ｍｍ钻孔 :1个垂直的 ,2个斜叉的 ,2个水平的 ,深度全为 8ｍ。采用装有ＴＶ摄像机的孔内探测镜扫描 ,用以测定裂隙频率、方向和开度。发现有意义现象。孔壁原是圆形的且平滑 ,但为张开裂隙所截切。相隔一定距离 ,孔壁变得不规则 ,呈椭圆形 ,且很少以闭合裂隙表现出来。这说明 ,在很…     

基于现场数据的TBM可掘性和掘进性能预测方法

以东北某特长隧道TBM工程为背景,基于直径8.5 m开敞式TBM现场实际掘进数据,在进行贯入度指数FPI与主要地质因素间相关性分析的基础上,建立了贯入度指数FPI与关键地质因素岩石单轴抗压强度USC和岩体完整性系数Kv之间的多元回归关系式;进一步建立了TBM掘进贯入度P与FPI之间的拟合关系式,以及推进力F与FPI之间的拟合关系式。按照上述关系式对给出岩石抗压强度USC和岩体完整性系数Kv的TBM工程就可进行可掘性分析,并计算出贯入度、掘进速度和所需推进力。     

原位贯入试验技术的进展

本文概略介绍了三组件孔压锥贯入仪、电导锥贯入仪、地震孔压锥贯入仪、旁压仪锥、原位十字板、热流探针和扁平式松胀仪及其试验结果。     

预制双圆形孔洞砂岩强度与变形破坏特征

岩石材料由于其天然形成过程的复杂性,内部赋存了大量的微裂隙、孔洞等缺陷。为研究岩石孔洞之间的相互作用机制及孔洞对岩石力学行为的影响,分别对不同次孔洞直径和不同孔洞几何布置的双圆形孔洞砂岩试样进行单轴压缩试验,以获得其强度、变形及破裂演化规律。试验结果表明,随着孔心连线与水平方向倾角α的增大,试样峰值强度和弹性模量均呈先减小后增大的趋势,在α为30°和90°时分别达到最小值和最大值;随着次孔洞直径d的增大,峰值强度和弹性模量均呈逐渐减小的趋势。双圆形孔洞砂岩的破坏形式受到倾角α和次孔洞直径d的影响,主要表现在起裂形式、主孔洞破裂形式及主次孔贯通模式三个方面。随着倾角α的增大,主次圆孔间的相互作用先逐渐增强后又有所衰减,而随着次孔洞直径d的增大,主次圆孔间的相互作用逐渐增强,这在双圆孔的贯通模式上得到了很好的印证。     

不同岩石巴西劈裂强度的尺寸效应

通过对3种厚度在20～50mm不等的圆柱形岩石试样进行巴西劈裂试验,采用统计和回归的方法分析了试样厚度对岩石劈裂强度的影响,得出单轴抗压强度越大的岩石,巴西劈裂强度的尺寸效应越明显;不同岩石劈裂强度的尺寸效应各有不同,白色大理石劈裂强度随试样厚度增加呈线性减小,硅质砂岩劈裂强度随试样厚度增加呈线性增大,炭质泥岩劈裂强度随厚度增加呈指数增大.拟合这3种岩石劈裂强度与厚度关系的函数,相关系数都在0.99以上.试验结果还表明,不同岩石劈裂时横向应变和轴向应变也受试样厚度的影响,存在明显的应变尺寸效应.     

一种基于破碎比功确定岩石强度指标的新型简便试验方法

提出了一种采用工业用旋转冲击式电钻及其装置破碎岩石所得到的破碎比功来确定岩石强度指标的新型试验方法。根据试验结果可绘制出破碎比功与钻孔速度的关系曲线，再利用此曲线的斜率及最小破碎比功（或最大钻孔速度）与岩石单轴抗压强度和杨氏模量的线性关系，可方便地确定岩石的强度指标或硬度指标。     

大直径矿山充填孔潜孔锤深孔施工技术

本项目施工采用大直径矿山充填孔潜孔锤施工技术,先施工导向孔、后分级扩孔的方式进行施工,钻孔终孔直径1000mm,终孔孔深350m,这个成绩创造了大直径基岩空气潜孔锤钻进最大深度的全国施工记录。本钻孔的成功施工,为后期大直径基岩深孔钻探积累了丰富的施工经验,总结了存在的问题和不足、需要改进的方向,为以后施工同类矿山救生孔、通（抽）风孔、充填孔等大直径基岩深孔工程提供了可靠的技术支持。     

梯段爆破孔网参数优化探讨

在爆破工程中，利用“大孔距技术”来改善矿岩爆破破碎度，被国内外生产实践和试验证明是成功的。一般采用２Ｗ＜ａ＜８Ｗ。具体采用哪一种数值，视具体的地质与钻孔直径试验来决定。本文通过结合岩石系数和Ｗ·ａ＝Ｋ为常数。提出了以计算方法来确定优化爆破孔网参数这一概念与课题。     

牙轮钻机钻孔能耗分析

通过对矿山使用的牙轮钻机实际情况调研结果的统计分析,研究了钻孔深度、岩石坚固性系数、钻孔速率、钻孔孔径对露天矿山钻孔能耗的影响。牙轮钻机在钻进过程中,延米耗电量与钻孔深度呈线性关系,而随着钻孔深度的增加,累计耗电量与钻孔深度呈指数关系增长;随着岩石坚固性系数的增大,大孔径牙轮钻机能耗增速低于小孔径牙轮钻机能耗增速,在坚固岩石中宜选用大孔径牙轮钻机;不同型号的钻机具有自己最适宜的钻孔速率,应根据实际情况进行调整;不同孔径的牙轮钻机钻孔延米耗电量不同,小直径炮孔延米耗电量明显偏低,然而由于大直径孔径延米爆破量大,其爆破单位岩量的钻孔能耗远小于小直径钻孔。研究结果对露天矿山的钻机选型及钻孔作业具有一定的指导意义。     

岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨

对岩石抗拉试验采用劈裂法时,经对试样的试验状态、受力方向、形状和尺寸,不同垫条材料及尺寸的试验结果的对比分析,得出劈裂法合理的试验方式,即是根据要求的试验状态和施力方向,采用直径为48~54 mm、高径比为1.0的圆柱形或立方体试样,对较坚硬样选用直径1 mm的钢丝作垫条,对于软弱样选用宽度与直径比为0.08~0.1的胶木条作垫条试验。此方法装置简单,易于操作,测试结果稳定,能较准确地反映岩石的真实性质。     

冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性影响研究

高寒地区矿山边坡岩体会经历冻融循环作用,引起岩体结构损伤和强度弱化,对矿山边坡的稳定性构成危害。水泥砂浆作为模拟裂隙边坡岩体常用的类岩石材料,其配合比对该类岩石材料抗冻性影响较大。为探究冻融作用下水灰比对类岩石材料物理力学特性的影响机制,制作了7种不同水灰比的类岩石——水泥砂浆标准试样,进行了不同次数的冻融循环试验及0~50次冻融后的单轴压缩试验。结果表明：①冻融前,随着水灰比的增大,试样初始孔隙率增大、密度降低,进而导致其波速下降;冻融过程中,波速随着冻融次数的增加而减小,且水灰比越大,波速损失率越高。②随着水灰比增大,类岩石材料的单轴抗压强度、弹性模量均出现了先增大后减小的现象;当水灰比为0.325~0.35时,类岩石试样的单轴抗压强度最高且抗冻性能最好。③随着冻融循环次数增加,应力应变曲线趋于扁平化,试样由脆性逐渐向延性转化,且水灰比越大,试样孔隙压密阶段变形越大。研究成果可为寒区矿山边坡及相关岩体工程类裂隙岩体冻融试验中的配比设计提供借鉴。     

对解决爆破崩落岩石中的大块的探讨

<正> (一)概况我国有色金属矿山,穿孔爆破崩落岩石是生产循环的第一步。如何合理的、经济的决定穿孔爆破参数,使崩落的岩石块度符合生产作业的块度要求,是矿山工作者目前首要任务之一。影响岩石块度的因素较多,有地质方面的,有岩石结构和构造方面的,还有矿石中裂缝和裂隙存在及发育程度、炮孔直径、炮孔排列方式、抵抗线大小、使用炸药种类、爆破方法等等。从这些影响因素中,可归纳     

砂岩在单轴压缩条件下的声发射特性研究

对云南南坡铜矿两种砂岩进行了单轴压缩试验, 并利用SDAES型数字声发射仪测试了加载过程中的声发射活动。结果表明, 岩石的变形与声发射活动存在较好的对应性; 声发射活动也受岩石各向异性的影响。第一组砂岩各向异性较为显著, 试样垂直层理加载时, 弹性模量明显小于平行层理加载时的弹性模量, 强度明显大于平行层理加载时的强度, 声发射也较平行层理加载时更为活跃。第二组砂岩试样的试验结果与此类似, 但其岩石各向异性不显著, 垂直层理加载和平行层理加载时岩石的弹性模量、强度及声发射相差均相对较小。     

在坚硬岩石中钻扩微型隧道

挪威和瑞典采用矿山井钻进有的钻机和石油钻井用的定向钻进工具及仪器，经过改进，在坚硬岩石中，以钻孔和扩孔的方法施工微型隧道，直径为660－1060mm，长度为185－400m，非常成功。     

双向岩石试验机的设计

为了对岩石试样进行双向压缩试验,需要有专门的岩石双向压缩试验机。这里在总结前人经验的基础上,设计了具有自己特色的岩石双向试验机。该试验机实现了对岩石试样的双向恒压、恒速压缩,加载比例在1:1~1:2之间,可广泛运用于岩石试验的研究及教学中。     

加卸荷对岩石弱化破坏的影响

在岩石试样的加卸荷试验的基础上,结合工程实际,研究了加卸荷对岩石弱化破坏的影响.研究表明,加卸荷可以造成岩石试样的破坏;在增加轴向应力或减小最小主应力的条件下,岩石试样的变形会随之增大;卸荷破坏时岩石的强度较加荷破坏时更低.     

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。     

一种新型锚杆──玻璃纤维锚索

旨在确定复合锚索支护效能的实验室试验和现场试用已在加拿大的地下矿山完成。研制并试验了几种玻璃纤维锚索的作品，其中两种现在已可用于采矿工业。这种锚索的评估工作包括在加拿大和美国的试验室试验以及在加拿大几座矿山的现场试用。其目的是研制一种在价格上有竞争力、在强度上能与16mm直径钢锚素相比的复合材料锚索。除了具有相同甚至更高承载张力而外，玻璃纤维锚索由于重量轻．还可提高安装速度。与传统的钢锚索不同，复合锚索可以安装在使用连续采掘方法和需要可切割锚杆的矿山。现已完成了锚索在加拿大使用情况的市场分析。玻璃纤维锚素是矿山岩石支护的一种有效手段。玻璃纤维锚索可成为传统钢锚索的一种有效的替代品。     

非标准岩样岩石力学参数试验研究

通过对非标准岩样的室内试验来获取岩石力学参数是试验研究中必须处理的技术问题。对某矿4种不同岩石的非标准岩样进行单轴抗压实验和巴西劈裂实验,分析了岩样的强度分布特点,考虑尺寸效应和形状效应,对岩石强度试验结果进行了修正,获得了岩石的单轴抗压、抗拉强度、弹性模量、帕松比、粘聚力和内摩擦角等力学参数,并对所得参数进行了分析。所得力学参数为该矿山的岩石力学和地压研究提供了基础资料。