受载岩土破裂过程声发射及数值模拟试验

为利用声发射技术评估岩土稳定性,采用试验和数值模拟方法研究了重庆黄泥包岩土单轴压缩及劈裂过程声发射特征。研究结果表明:岩土在单轴压缩及劈裂破坏过程中均有声发射产生,与压力对应良好;均匀受载时,岩土产生的声发射呈稳态发展趋势;微破裂处,声发射有明显响应;压力峰值处,出现声发射极值。数值模拟岩土单轴压缩破坏过程呈脆性破坏,裂纹扩展从强度较弱的单元开始,逐渐贯穿形成45°主裂纹;声发射信号与应力对应良好。数值模拟岩土单轴压缩破坏过程及声发射与试验结果接近,有助于深入了解岩土损伤过程的声发射特征。     

砂岩单轴压缩破裂过程声发射特性颗粒流分析

通过室内砂岩单轴压缩声发射监测试验,结合颗粒流数值模拟分析,研究了单轴压缩条件下砂岩力学特性、声发射特征的演变过程。研究表明:砂岩声发射峰值强度和峰值应力呈现一定的滞后性;砂岩在单轴压缩初始阶段拉伸破坏事件和剪切破坏事件随机发生,继续加载则破坏事件具有一定的贯通方向性;宏观上看,试样表现出剪切破坏,在剪切面上下端发生部分拉伸破坏,试样部分剥落。此外,不同荷载阶段对应不同的声发射释放阶段,峰值强度后,声发射事件密集发生,且声发射累积数高于峰值强度前。离散元模拟试验结果与室内声发射试验结果基本一致,验证了颗粒流模型表征砂岩声发射特性的可靠性。     

单轴压缩及劈裂试验下煤的声发射特征研究

为研究准静态加载下强冲击倾向性煤的抗拉及抗压性能,利用万能试验机系统和声发射监测系统分别对煤样进行单轴压缩试验和巴西劈裂试验,并监测加载过程中的声发射参数,对比分析煤样在2种加载方式(拉、压)下的变形破坏特征、煤样声发射时空演化规律及微观破坏机制。研究表明:拉、压载荷下煤样的变形特征基本一致,但也存在一定差异,压缩下较劈裂下压密阶段历时长且变形大,峰后阶段历时短,破坏剧烈;拉、压载荷下声发射幅值分布基本一致,低幅值(40～60d B)较多,高幅值较少,且比例随着幅值的增大而减小,二者呈幂函数关系,以高幅值声发射信号的出现可将加载过程划分为5个阶段;拉、压载荷下声发射空间定位演化特征基本一致,裂隙压密和裂纹萌生阶段缓慢产生声发射事件,裂纹稳定扩展阶段较快产生声发射事件,非稳定扩展阶段快速产生声发射事件,出现声发射丛聚现象;峰后阶段存在一定差异,压缩下较劈裂下产生速度快;拉、压载荷下煤样微观破坏机制均为以拉伸破坏为主导的拉剪混合破坏,但剪切破坏出现时间不同,压缩下主要发生在裂纹非稳定扩展阶段,而劈裂下则出现在裂纹萌生、裂纹非稳定扩展和峰后破坏阶段。     

煤试样巴西劈裂的声发射特征研究

基于细观损伤力学开发的RFPA2D数值模拟软件,分析了巴西劈裂试样的应力分布特征。利用微机控制试验机进行了煤试样的巴西劈裂试验,对煤巴西劈裂全过程中的声发射特征进行了研究。试验结果表明:声发射事件伴随整个煤试样劈裂过程,在不同的加载阶段有不同的声发射特征;随着载荷的增加,煤的应力场随时发生变化,从加载初期到破坏时,再到破坏后x轴方向拉应力经历了"不明显-最明显-不太明显"的过程;在煤试样将要破坏时拉应力达到峰值,证实了煤试样劈裂是受拉破坏,此时声发射事件最为明显。     

煤的直接拉伸力学特性及声发射特征试验研究

为探究直接拉伸荷载作用下煤岩力学特性和损伤演化特征,使用MTS815岩石力学测试系统及PCI-Ⅱ声发射测试系统,对原煤试件进行单轴直接拉伸和实时声发射测试,分析了煤的直接拉伸力学特性及声发射特征,建立了基于声发射的损伤模型。试验结果表明：因煤体孔隙裂纹分布差异,抗拉强度离散性明显,试件平均抗拉强度为0.66 MPa;随拉伸荷载持续作用,煤体损伤累积,试件峰后承载能力逐步下降,但仍保持一定的抗拉承载能力。煤体声发射事件在峰值应力区附近沿破坏面急剧增加和汇合,预示了宏观裂纹面的形成和煤体破坏的发生;峰后试件振铃计数率和声发射能率阶段性反复升降,试件破坏进程逐步推进;声发射测试可良好展示煤体直接拉伸荷载条件下损伤出现、发展和导致破坏的完整演化过程。     

不同围压下黄砂岩力学特征与声发射特征

为研究不同围压下黄砂岩的力学特征、声发射特征和岩石破裂形态,采用ROCK 600-50型岩石三轴流变仪与声发射系统对黄砂岩进行常规三轴试验,研究不同围压下的黄砂岩的峰值应力、峰值应变、残余强度及破坏形态变化特征,讨论了黄砂岩破裂过程声发射计数演化规律。结果表明:黄砂岩试件的峰值应力、轴向峰值应变和残余强度均随围压的增加而增大,围压对径向峰值应变影响较弱,通过对声发射计数分析,黄砂岩破坏程度随围压增大更加剧烈,会出现二次或多次破坏,围压减少了黄砂岩破坏过程中主裂纹数目,并明显抑制了次生裂纹的产生。     

石英岩加卸载声发射特性研究

为了研究岩体在掘进过程中其内部破损的过程,采用TYP-500型三轴压缩试验机和PCI-2声发射系统对灵宝金矿石英岩进行单轴和三轴压缩声发射试验,以分析岩石破坏过程中的声发射特征。试验结果表明:在声发射试验过程中,石英岩的振铃计数与能量释放近似成正比例关系;当岩样发生破裂时,主破裂之前能量提高,表明岩样内部裂隙裂纹增多,释放大量能量,岩体承载力迅速下降;单轴压缩下声发射信号峰值和应力峰值基本同时发生,而三轴压缩下声发射信号峰值滞后于岩样应力峰值,因此认为,主破裂前围压加强了岩样的峰后承载能力,主破裂后单轴压缩下的岩体较三轴压缩条件下相对稳定。     

塑性煤与脆性煤破坏过程的声发射演化特征试验研究

在单轴压缩条件下,进行了塑性煤与脆性煤试件破坏过程声发射监测试验,研究两类煤破坏过程的声发射演化特征。试验结果表明:煤体破坏失稳过程中的声发射与煤体中的裂纹萌生、扩展、贯通等活动相对应,煤体的声发射演化特征与其破坏特征密切相关。塑性煤破坏过程的声发射事件率呈现"上升—峰值—下降"的演化规律;声发射事件率出现急速增大之后的稳步下降是煤体主破裂面即将贯通、煤体破坏失稳的前兆。脆性煤破坏过程的声发射事件率呈现"上升—峰值"的演化规律,声发射"下降"段不明显。研究结果可为煤体稳定性监测的声发射参数演化的解译、灾变判识准则的建立提供理论基础。     

基于平面黏结接触模型模拟平台巴西圆盘的动态响应和破坏机制

应变率对岩石破坏机理的影响是岩石领域最重要的方面之一,借助颗粒流程序及其内置的平面黏结 接触模型,构建平台角度是 20°和直径是 50 mm 的花岗岩平台巴西圆盘数值模型,从细观力学角度深入探究不同应 变率条件下花岗岩平台巴西圆盘的破裂模式和破坏机制。研究表明：花岗岩平台巴西圆盘的破裂模式主要分为 2 种破裂模式：微破裂裂纹由中心起裂的破裂模式和伴生压碎区的复合微破裂裂纹共同作用的破裂模式,其中,在中 低应变率条件下满足劈裂拉伸试验要求,高应变率条件下已不满足劈裂拉伸试验要求,但对于高应变率的工程问 题具有一定指导意义;随着应变率的递增,试样的损伤程度、诱发微破裂裂纹数量和失效机制均发生了变化,剪切 型微破裂裂纹数目的增量趋势明显大于拉伸型微破裂裂纹数目的增加,即剪切微破裂裂纹数目的增加是导致试件 动态强度增加的主要原因之一;应力与计算时步曲线展示了 3 种模式,即峰后强化、峰后弱化和单峰值,拉伸型微 破裂优先于剪切微破裂生成,在低应变率情况时,剪切型微破裂裂纹产生在第一应力峰值的下降阶段处,拉伸型微 破裂裂纹数目呈现的突变现象,在中高应变率情况时,随着应变率的提高,剪切型微破裂裂纹的产生在由应力达到 应力峰值之后转变为产生在应力达到应力峰值之前,存在拉伸型微破裂和剪切型微破裂呈现共生现象,且具有剪 切型微破裂裂纹数目高于拉伸型微破裂裂纹数目的时刻。     

静动组合三轴加载煤岩强度劣化试验研究

基于煤岩力学伺服三轴压缩试验系统,辅以声发射检测,对彬长矿区某矿煤岩进行高应力下不同频率动载试验,研究煤岩动载诱发后破坏机理与强度劣化规律。结果表明:煤岩动载扰动后强度劣化明显,峰值强度、应变与动载频率呈负相关;动载扰动后煤岩内部裂隙进一步发育,提前进入屈服变形;煤岩破坏首先从内部开始,逐渐延伸至表面,破坏形式由剪切破坏变为横向拉伸破坏。声发射定位点由中心向外部扩展,大量分布在煤岩表面,与煤岩裂隙发育区域及主要破坏方向基本保持一致;声发射能量事件主要发生在动载加载初期阶段及峰值阶段且峰值阶段达到最大,能量与煤岩应力水平呈正相关,破坏后能量迅速回落。煤岩动载结束后继续静载加载到其动载最大应力阶段前无声发射能量事件产生,发生明显凯泽现象;临近峰值破坏阶段声发射能量迅速回落,此特性可作为预测煤岩破坏的前兆。     

ZP-1型钻杆疲劳试验台

简述了ZP－1型钻杆疲劳试验台的试验原理、主要技术性能参数和设计指导思想，并着重介绍了试验台机械传动系统和加载系统的组成、设计要点及试验台的试验情况。     

矿尘防治措施效果评价统计分析方法及其应用

针对矿井防尘措施效果评价问题,介绍了2个关键技术：一是矿尘样本离群值的判断和处理技术,主要介绍了格拉布斯检验法判断和处理离群值;二是防尘措施前后2个独立样本均值比较统计分析方法,主要介绍了样本方差的齐性检验技术、以及样本均值的t检验和近似t检验方法（t′检验）。最后,以淮北桃园矿Ⅱ1024里机巷综掘工作面润湿捕尘剂防尘效果为例,说明了统计分析方法的应用。     

软件测试用例设计方法

介绍了软件测试用例设计技术,包括黑盒测试用例设计技术以及白盒测试用例设计技术。在测试设计过程中引入标准化的思想,对测试设计用例标准化进行了研究。     

MGTY250/600—1.1D电牵引采煤机工业性试验研究

按照工业性试验大纲要求 ,对MGTY2 50 / 60 0— 1 1D型交流电牵引采煤机整机性能、牵引系统、喷雾冷却系统及各项技术经济指标进行了测试考核。     

含瓦斯煤的基本力学性质试验研究

含瓦斯煤岩的破坏行为研究,是力学和矿业工程领域的研究热点。文中研究表明:煤体内含有大量的宏观层理和节理,其位置对试样的抗拉强度有影响,因此取自同一地点的煤试样的抗拉强度存在很大差异;胡克定律一直适用。煤变形由煤受力产生的形状和体积的变化以及煤内部裂隙在压应力作用下逐渐闭合所引起的变形组成。煤体受载变形后常保留残余变形值,含瓦斯煤强度越小,其残余变形值越大。通过角模压剪试验可以测定含瓦斯煤体的粘聚力约2.5MPa,内摩擦角约32°。     

完善加载试验技术、提高采掘机械可靠性

本文以一种典型的采掘机械截割部减速器试验加载系统为例,分析能耗型加载系统使用中的一些问题。     

水力测试法在煤层底板破坏探测试验中的应用

针对团柏煤矿下组10#媒带压开采的现状,对该煤层10-115工作面开采引起的底板破坏深度采用水力测试法进行了探测.结果表明:①从定压进水量测试结果看,在煤层开采过程中底板岩层因矿压增减发生了裂隙收缩与扩张,采面距在0～25 m阶段底板最为薄弱,此后底板裂隙进入收缩的恢复阶段,但裂隙的闭合性又远远低于原始状态;②从起始水压测试结果看,10#煤底板的矿压直接破坏深度为9.4m,其下的扰动带岩层抗水压强度明显减弱,矿压与扰动破坏深度共计12 m.     

带式输送机动态测量系统的研制

研制一套可动态测量带式输送机关键点输送带张力和速度的动态测量系统,效果良好。     

岩土体渗透性参数现场快速测试系统应用

基于单井内水流运动的振荡原理,开发了用于岩土体渗透性参数现场快速测试系统.结合泰州长江公路大桥工程实例,在同一钻孔内分别进行微水试验和抽水试验,两种试验结果基本一致,计算所求得的参数值在同一数量级,表明该测试系统的可靠性和计算理论的准确性.     

低品位高硫铝土矿浮选脱硫磨矿工艺研究

针对典型的低品位高硫铝土矿,通过实验室磨矿试验、粒度分析、工业试验深入考察了低品位高硫铝土矿浮选脱硫磨矿工艺。研究表明,低品位高硫铝土矿矿石较普通低品位铝土矿粒度大,可磨性差;工业试验采用两段磨矿工艺较一段磨矿工艺对矿石过磨严重,对浮选脱硫存在一定影响;采用一段磨矿工艺在原矿硫含量为1.92%条件下,获得了精矿中硫含量0.19%,硫脱除率达到90.92%的良好指标,达到了氧化铝生产对硫含量的要求,为低品位高硫铝土矿浮选脱硫工业生产提供了参考依据。