三轴卸荷条件下煤体力学特性和能量耗散演化

孤岛工作面煤体和巷道受周边开采扰动影响,煤体受循环荷载作用存在卸荷力学行为而表现出动态破坏特性.为探讨不同路径下煤体力学特性,利用TAW-2000三轴电液伺服刚性试验机分别进行常规三轴(T)、三轴循环荷载(TC)以及相应卸围压试验(TU、TCU),分析不同围压下煤体卸围压强度、变形、声发射事件以及能量耗散演化特征,开展...     

不同围压下茅口灰岩渐进性破坏的试验研究

利用MTS815电液伺服控制刚性试验机进行不同围压下茅口灰岩三轴压缩试验,通过计算绘得相应裂隙体积应变图,分析得出裂纹起始应力、裂纹破坏应力。结果表明:随着围压的增大,应力门槛值均呈非线性增长态势,当围压超过17 MPa时,裂纹起始应力、裂纹破坏应力分别增加48.5%和20.1%,茅口灰岩延性开始增强;裂纹破坏应力为峰值强度的64%~75%,三轴压缩下茅口灰岩裂隙不稳定发展阶段较长;环向应变值随围压增大而增大,当轴力超过裂纹破坏应力进入裂隙不稳定发展阶段,环向应变增大2.7~3.2倍,用环向-轴向应力应变曲线图能较好的反映岩石应力门槛值。     

不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

卸围压条件下花岗岩强度特性及三维裂隙演化规律

为研究卸围压条件下花岗岩强度特性和三维裂隙演化规律,对花岗岩开展了常规三轴压缩、卸围压-加轴压和分级卸围压-加轴压循环加卸载3种不同应力路径力学试验,获得对应的轴、径向应力-应变曲线;采用CT扫描三维重构技术获得岩石卸围压过程中和破坏后内部裂隙分布三维图像.结果表明:相对于常规三轴压缩试验,试件在卸荷条件下脆性破坏特征更加显著,分级卸围压-加轴压循环加卸载会增大花岗岩的峰后延性,降低破坏轴压和破坏剧烈程度;两种卸围压方案都会使花岗岩的承载能力降低30%左右;卸荷作用下花岗岩宏观破裂为拉剪组合状,拉剪过渡不明显,表观裂隙是内部裂隙向外扩展的结果;花岗岩在卸荷作用下峰前产生的裂隙量较少,大量裂隙在峰后产生,破裂具有突发性和瞬时性,围压较低时宏观裂隙首先在试件边缘产生,围压较高时宏观裂隙首先在试件中部产生.     

混凝土材料动力特性试验

用回归和数值统计的方法对混凝土的纵横波波速比，泊松比进行了分析，并从理论上探讨了两者的内在联系；此外，将混凝土的变形机理与各类砂土的变化机理进行了对比，对扩容现象进行了合理解释，并对应力、应力率、应变率之间关系进行了动力学分析，结果表明：在同一围压条件下，随着加载速率的在，应力－应变曲线由硬化逐渐向软化过渡，且呈现剪胀性的趋势强，混凝土的加载速率和应变速率对数之间呈线性关系。     

岩石试样围压下直接拉伸试验

圆盘试样巴西劈裂是在拉压应力联合作用下破裂的,Griffith准则认为压应力小于3倍抗拉强度则对岩石拉伸破坏没有影响,这些问题都需要直接的试验验证.在50 mm×100mm试样两端粘结80 mm的拉头,置入液压缸中施加围压,拉头承受轴向载荷引起岩样拉伸;同时利用伺服试验机对拉头施加轴向压缩载荷,平衡其承受的部分拉伸载荷.通过改变轴向压缩载荷的数值,就可以得到不同围压下岩样的拉伸强度.尽管试验结果具有相当的离散性,但完全可以确认岩样拉伸强度随围压增大而减小,巴西劈裂强度低于岩石单向拉伸强度.岩石在压拉应力作用下发生的拉伸破坏可以利用应力之间的线性关系描述.     

岩石试样围压下直接拉伸试验

圆盘试样巴西劈裂是在拉压应力联合作用下破裂的,Griffith准则认为压应力小于3倍抗拉强度则对岩石拉伸破坏没有影响,这些问题都需要直接的试验验证.在φ50 mm×100 mm试样两端粘结φ80 mm的拉头,置入液压缸中施加围压,拉头承受轴向载荷引起岩样拉伸;同时利用伺服试验机对拉头施加轴向压缩载荷,平衡其承受的部分拉伸载荷.通过改变轴向压缩载荷的数值,就可以得到不同围压下岩样的拉伸强度.尽管试验结果具有相当的离散性,但完全可以确认岩样拉伸强度随围压增大而减小,巴西劈裂强度低于岩石单向拉伸强度.岩石在压拉应力作用下发生的拉伸破坏可以利用应力之间的线性关系描述.     

高围压卸荷条件下大理岩变形破坏及能量特征研究

能量的耗散与释放是岩石变形破坏的本质。基于MTS815 Flex Test GT岩石力学试验平台,通过室内三轴卸荷试验和数学物理分析方法,揭示了大理岩在高围压三轴卸荷条件下的应力应变关系及能量变化特征。结果表明,初始围压的增大将显著提升岩样峰值强度时的可释放应变能以及最终总能量;随着围压的增大,岩样所吸收的能量变化的快慢程度随着偏应力变化而有所减缓;峰值强度时岩样可释放应变能占总能量的比例随着围压的增大而急剧增大,而残余强度时所吸收的总能量几乎全部转化为耗散能;大理岩能量指标存在明显的围压效应,即峰值总能量和残余总能量随着围压增大而显著提高,且具有良好的线性关系。     

3种岩石能量演化特征的试验研究

为了探究岩性对受载岩石能量演化特征的影响规律,对煤岩、红砂岩和花岗岩等3种典型岩石试件进行了轴向加卸载试验.结果表明:与煤岩相比,红砂岩和花岗岩峰前不可逆变形较小,峰后应力跌落幅度较大,抗压强度分别是煤岩的4.37倍和5.02倍,弹性模量是煤岩的4.54倍和5.29倍,脆性指数是煤岩的2.32倍和2.81倍.煤岩在接近破坏时弹性能密度显著弱化,而红砂岩和花岗岩此特征不明显;岩石的强度和刚度越大,其储能极限和弹性能增长速率越大;脆性越强,其峰后弹性能释放越快速和彻底.3种岩石的能量分配模式在峰前阶段相似,而峰后阶段岩石脆性越大弹性能比例下降越大,且下降至最小值时所需时间较短,反映了其破坏过程的剧烈性.     

三向应力下裂隙岩石力学特性试验研究

通过三轴压缩试验,对预制张开裂隙岩样在不同围压下裂隙参数(裂隙倾角、裂隙长度)对岩样的强度和变形破坏特征的影响规律进行了研究,并对裂隙岩样的破坏机制进行了探讨。结果表明:1)在围压相同、倾角相同条件下,裂纹长度对峰值强度的影响较大,裂纹越长,其峰值强度越小,而裂隙倾角对岩样峰值强度影响不大;2)裂隙岩样残余强度阶段的粘聚力下降严重,说明残余强度阶段试件已形成宏观贯通的裂缝,其承载力主要由裂隙面间的摩擦力承担;3)预制裂隙岩体的弹性模量随围压的增加经历了先减少再增加的非线性变化。     

废钢渣与砂土的混合土材料力学特性试验

目的了解废钢渣与．砂土的混合土材料的力学特性,为废钢渣在松软砂土地基处理中的应用提供理论依据．方法采用应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行三轴压缩试验．结果总结出废钢渣与砂土的配合比及龄期的变化对混合土力学性质影响的基本规律,废钢渣与砂土的混合土材料的黏聚力、内摩擦角、最大主应力差、初始弹性模量均较大．结论采用废钢渣对松软砂土搅拌压实后,可有效地提高地基的承载能力、降低基础的沉降量．     

磷块岩三轴压缩破坏特性与声发射规律的研究

采用应力加载系统和声发射测试系统,研究了三轴压缩试验中磷块岩裂纹破坏特性及声发射活动规律. 试验及分析研究表明:磷块岩三轴声发射加载全过程可分为裂隙压密阶段、弹性压缩阶段、裂纹初级扩展阶段、裂纹剧烈扩展阶段、宏观破坏阶段;磷块岩声发射事件在其强度最大阶段和宏观破坏阶段均有产生;磷块岩声发射事件数随着围压从2 MPa增加到4 MPa而减少.     

深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段,深部煤岩体在高温高压作用下的力学性质和工程响应。与浅部煤岩体在低温低压作用下的力学性质和工程响应有着本质的区别．综合分析了我国目前在深部煤岩体高温高围压下力学性质研究现状,指出了目前深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究在实验条件、试验的范围、试验理论基础方面存在的问题,并提出今后深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究方向,对当前我国煤矿深部开采具有重要的理论和现实意义．     

不同结构面倾角节理岩体三轴试验力学特性

为了掌握贯穿型节理岩体的变形和破坏规律,对人工制备的不同倾角模拟节理岩体圆柱试样进行了系列静力三轴试验,得到了相关的应力应变曲线结果和破坏特征,进而分析了结构面倾角对节理岩体试样力学特性的重要影响.结果表明:1)随着结构面倾角的变化,节理岩体试样的应力应变曲线将不全为典型的四阶段曲线,在结构面倾角较大时结构面的变形特征十分显著,峰前曲线发生了明显转折,结构面变形占据了主导作用.2)峰值强度、残余强度和峰前线性阶段变形模量随结构面倾角增大而单调降低,而试样的脆性和剪胀性强弱、压密阶段的变形模量以及体胀、体缩量最大值等与结构面倾角的变化关系则均为非单调的.3)结构面的倾角大小影响了其与基质的相互作用规律,使得结构面或基质或者两者一起控制了节理岩体试样的变形、强度和破坏,从而形成了节理岩体试样显著不同的变形、强度和破坏特征,其变形和强度各向异性与破坏模式随结构面倾角变化而不同.     

深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段,深部煤岩体在高温高压作用下的力学性质和工程响应,与浅部煤岩体在低温低压作用下的力学性质和工程响应有着本质的区别.综合分析了我国目前在深部煤岩体高温高围压下力学性质研究现状,指出了目前深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究在实验条件、试验的范围、试验理论基础方面存在的问题,并提出今后深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究方向,对当前我国煤矿深部开采具有重要的理论和现实意义.     

一种求粮食泊松比的方法

基于弹性力学理论,推导出了三轴压缩试验中压缩试样的解析解.根据压缩试样的受力特点及其解析解提出了求粮食泊松比的方法和计算公式,并根据相关文献对稻谷的三轴压缩试验数据进行分析验证,结果表明该方法是可行的.     

不同初始条件对膨胀土剪切特性的影响研究

基于三轴试验,在对南宁膨胀土土样进行多组试验的基础上,研究了在不同压实度、不同围压和不同饱和度条件下的非饱和膨胀土的强度与变形特性,提出了一种单对数-双曲型关系式预测非饱和膨胀土的粘聚力c值,试验结果证明了该关系式在一定范围内的适用性和可靠性。     

不同初始条件对膨胀土剪切特性的影响研究

基于三轴试验,在对南宁膨胀土土样进行多组试验的基础上,研究了在不同压实度、不同围压和不同饱和度务件下的非饱和膨胀土的强度与变形特性,提出了一种单对数-双曲型关系式预测非饱和膨胀土的粘聚力c值,试验结果证明了该关系式在一定范围内的适用性和可靠性.