高温后裂隙岩体锚杆锚固相似模拟试验研究

为研究高温后裂隙岩体锚固的一些机理,模拟现场情况制作试验模型进行单轴抗压试验.通过对试验结果的研究与分析,得到经历高温后的锚固岩体的一些力学特性变化规律.     

裂隙几何特征对岩体力学特性的模拟试验研究北大核心

为探究裂隙结构面对岩体力学特性的影响,对含预制裂隙岩样进行压缩模拟试验,基于SEM、NMR、Vic-3D技术,结合声学及宏细观结构特征对岩体进行多尺度研究,重点分析裂隙几何特征对岩体力学性状与行为的演变规律。结果表明:岩样强度随裂隙长度、贯穿度及数量的增加呈现下降趋势,随裂隙倾角的增大呈现先减小后增大的趋势,30 mm裂隙岩样强度最低,90°裂隙岩样强度最为接近完整岩样;完整岩样、0°、90°裂隙岩样发生张拉破坏,不同裂隙贯穿度岩样发生拉剪复合型破坏,不同裂隙长度、数量、30°、45°及60°裂隙岩样均表现为剪切破坏。岩样受荷后微小孔隙比重降低,大中孔隙比重增大,表明预制裂隙造成的初始损伤和荷载作用均能改变岩样内部孔隙结构,进而影响其宏观力学特性。     

软弱煤岩体扩孔锚固力学特性与试验研究

针对软弱煤岩体锚固性能差、锚固力低的技术难题,提出锚固孔孔底扩孔锚固提高锚固力的方法,并对扩孔锚固锚杆荷载传递过程和钻孔围岩应力分布特征等进行理论分析、实验室试验和数值模拟研究。研究结果表明:扩孔锚固增强了锚固体与钻孔围岩的相互作用,提高了锚杆锚固力,在拉拔荷载作用下扩孔锚固所能提供的锚固力显著高于正常锚固,锚固失效后扩孔段钻孔围岩经历"压密—破坏—再压密"循环变化过程,锚固力衰减较缓慢,且保持较高水平的残余锚固力;在动压荷载作用下,扩孔锚固状态下锚固力衰减少,具有较好的抵抗动压扰动破坏的特性,对解决动压软弱煤岩体巷道锚杆支护具有重要指导意义。     

锚杆锚固特性试验研究

对不同的锚杆类型在不同条件下进行锚固力拉拨试验,得出了不同类型锚杆的锚固特性,特别是对影响砂浆锚杆锚固力的各种因素,如水灰比、灰砂比、龄期、杆体强度进行了试验研究,为巷道及采场进行锚杆支护提供了试验参数。     

新型锚固式竹锚杆试验研究

介绍了 1种新型支护材料———新型锚固式竹锚杆 ,阐述了其基本原理和特点。结合工业性试验情况 ,说明这种新型锚杆用于煤巷护帮具有较好的支护特性 ,并且价格低廉 ,加工容易 ,值得在我国煤巷支护中推广应用。     

锚杆锚固力试验研究现状

详述了国内外锚杆锚固力的试验研究成果,包括:拉拔载荷下锚杆粘锚力的分布规律以及锚杆形状、锚固剂强度和岩体强度对粘锚力的影响;岩体特征、锚固单元特征和加载特征对加锚节理面抗剪性能的影响;锚杆长度、锚杆预紧力、树脂环体厚度及淋水、动载荷等其他因素对锚固效果的影响。讨论了锚杆锚固力试验研究中存在的问题及需进一步研究的方向。     

全长锚固锚杆拉拔试验研究

支护设计最基本的指标是支护能力,即支护的最大承载力.锚杆的支护能力是锚杆对围岩的最大锚固力,由于锚杆在岩土介质中受力的复杂性、多变性,因此锚固能力的计算十分困难.工程中常用拉拔试验来确定粘锚能力,但由于拉拔试验时锚杆体上的粘结剪应力分布与锚杆实际工作时不同,拉拔力并不能作为锚杆的粘锚能力.研究认为,可根据拉拔试验和锚杆的实际承载状态下载荷分布规律的不同,得出最大拉拔力和锚固力之间的关系,为正确地利用拉拔试验来检验锚杆安装质量和评估锚杆锚固能力提供理论依据.     

可回收树脂锚杆锚固段锚固特性研究

通过ANSYS模拟出锚固段与围岩接触面上剪应力τ和正应力σ的分布曲线和相应数据,得出该锚杆的主要锚固作用发生在锚固段的深部;锚固段底部处于挤压膨胀状态,由库仑准则可知,接触面上正应力提高了锚固段围岩的抗剪强度.     

不同单一裂隙倾角对岩体破坏特征的影响

为了探求不同裂隙倾角对岩体破坏特征的影响,针对相似模拟试件进行室内试验。通过试验研究了单轴压缩含有裂隙试件的岩石断裂和节理滑动行为。经测试的岩石模型具有与水平倾角为0°、30°、45°、60°、90°的持久单一裂隙。结果表明,在单轴条件压缩下,完整试件的强度高于存在裂隙的试件;预制裂隙倾角影响着裂隙的发育程度,通过试验结果将裂纹发育程度从大到小排列依次为:60°、45°、0°、30°、90°;不同预制裂隙倾角试件的单轴抗压强度曲线近似成倒U型,并且预制裂隙的倾角在30°与45°之间存在着对试件强度影响最大的角度。     

离散裂隙网络的几何参数对裂隙岩体力学参数的影响研究

构建不同结构特征的离散裂隙网络,然后建立相应的等效岩体模型,通过单轴压缩数值试验得到等效岩体模型的力学参数,分析离散裂隙网络的几何参数对裂隙岩体力学参数的影响。结果表明：随着裂隙密度P₃₂的增加,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变近似线性递减,泊松比近似线性递增；随着裂隙倾角均值的增加,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变先减小后增大,泊松比先增大后减小,在60°时达到极值；对于裂隙倾角的分布特征,当裂隙倾角均值为60°时,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变随Fisher分布常数的增加而减小,泊松比随Fisher分布常数的增加而增加,而对于其它裂隙倾角均值的情况,Fisher分布常数对裂隙岩体力学参数的影响较小；对于裂隙直径的分布特征,幂律分布指数对裂隙岩体力学参数的影响较小；敏感性分析结果表明,单轴抗压强度对于离散裂隙网络几何参数的敏感性最大,弹性模量的敏感性最小。     

超千米深井极松散破碎岩体岩石力学#br#试验与岩体质量评价*

山东黄金矿业鑫汇金矿新主井-1 070 m中段在掘进施工过程中遇断层破碎带,由于该处埋深超千米,地应力显现严重且围岩极其松散破碎导致工程变形较大,井下现场支护难度极大。为了获取鑫汇金矿岩石力学参数,为后期井巷工程掘进支护参数设计提供数据支撑,对该矿开展了岩石力学试验和岩体质量分级评价,通过实验室试验获得了岩石密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角参数取值,最终判定该处岩体为极破碎岩体无自稳能力,岩体基本质量分级为Ⅴ级。     

裂隙岩体渗透性分析研究

该文描述了单裂隙岩体的裂隙面结构性状 ,提出了等效裂隙开度的计算方法和测量方法。建立了单裂隙及成组平行裂隙的渗透系数表达式 ,并在此基础上推导出了三维应力、自重应力及压剪联合作用等三种受力状态下裂隙岩体的渗流与应力的关系     

锚固剂锚杆工程力学特性及应用研究

在锚固剂锚杆拉拔力/变形实测数据的基础上,拟合出锚固剂锚杆的工程力学特征曲线--阶梯函数。锚固剂锚杆的拉拔力在支护10 d后就接近其平均最大拉拔力,其变形能力则随时间的增加表现出先增后减的趋势。根据锚固剂锚杆实测工程力学特性曲线和典型巷道变形特性曲线,阐明了评价巷道支护设计效果的安全系数法,从而为优化设计提供了重要的依据。     

重塑对人工冻结粘土力学参数影响试验研究

 采用自行研制的WDT-100型微机控制电液伺服冻土单轴试验机,通过与原状冻土的对比试验研究分析了重塑状态对人工冻结粘土单轴抗压强度和弹性模量的影响.结果表明,重塑土试样单轴抗压强度低于原状土试样,实践中可采用重塑土强度乘以1.2比例系数的方法来模拟无法直接得到的原状土强度;对于弹性模量,在温度高于-10℃时可采用重塑土切线模量乘以1.16比例系数的方法来模拟原状土弹性模量;当温度低于-10℃时,可采用重塑土割线模量直接模拟原状土弹性模量.     

高强度金属锚杆力学性能试验研究

 本文基于地下工程中采用的普通金属锚杆制作工艺,对普通金属锚杆存在的问题进行了调查和分析,研究了如何提高现用金属锚杆的整体性能。提出了新型金属高强度粗尾锚杆,并介绍了粗尾锚杆的加工工艺,通过锚杆拉伸实验及金相实验,分析了粗尾锚杆的性能,试验表明金属高强度粗尾锚杆经过特殊加工工艺后,锚杆整体强度和塑性得到大大提高,锚尾组织晶粒得到细化,对锚尾的工作状态极为有利。     

深部破碎岩体巷道围岩控制技术研究

某金矿进入深部开采后,由于围岩破碎,巷道开挖后出现了明显的变形和破坏现象,难以满足其服务期间的稳定性要求。针对这一问题,采用现场调查、数值模拟和现场试验等手段开展了研究。首先,分析了巷道变形和破坏特征,认为该矿巷道破坏表现为两帮破坏,然后发展至顶板。其次,从充分利用深部破碎岩体自承能力的角度出发,提出了马蹄形巷道设计方案,并采用数值模拟的方法分别模拟了矩形巷道,直墙半圆拱巷道,直墙三心拱巷道和马蹄形巷道的开挖过程,结果显示当采用马蹄形巷道时,能够减小围岩应力松弛区的范围,改善围岩的受力条件,极大限度地抑制了围岩的变形和破坏。再次,给出了优化的马蹄形巷道支护方案,在传统只采用顶板锚杆的基础上增加两帮锚杆和穿带,其中,顶板锚杆间距 1.5 m,两帮锚杆间距 1.0 m,排距均为 1.0 m。最后,将得到的马蹄形巷道方案应用到该矿-900 m 分段联巷的工程实践当中,结果表明马蹄形巷道施工后围岩没有发生明显的变形和破坏,取得了较好的施工效果,保证了巷道的稳定性。通过本研究可以为该种类型的深部破碎岩体巷道的围岩控制技术提供参考和借鉴。     

围岩性质对树脂锚杆锚固性能影响的研究

运用数值模拟方法分析了树脂锚固剂锚固界面上剪应力大小在不同性质围岩情况下的分布规律,指出对于不同性质的围岩,锚杆拉拔载荷对锚杆锚固性能影响较大,锚杆锚固长度与锚固剂厚度对锚杆锚固性能影响较小,同时在载荷保持不变的情况下,锚杆与树脂锚固剂界面处的剪应力峰值随着围岩弹性模量的增加而增加,剪应力峰值越大,岩体越容易屈服。     

裂隙岩体损伤断裂分形研究

介绍了岩石内部含有大量的微观、细观缺陷损伤,是影响岩石力学性质的重要因素。分形几何是定量描述岩石材料损伤断裂宏观、细观、微观力学行为的有力工具。与其它方法相比,分形理论在研究岩石类材料损伤方面具有定量化、直观、方便、易于掌握等特点。对裂隙岩体损伤断裂分形研究现状、基本概念进行了总结,并对发展前景进行了展望。     

冻结作用对含裂隙岩体的影响分析

在我国西部地区采用冻结法建井过程中,井筒穿越的地层中存在含有裂隙的岩体,裂隙岩体的冻结导致裂隙面的变形并产生冻胀力,对地层的稳定性造成不利的影响,严重危害井筒建设的安全性。以西部地区某立井井筒的实际工程地质条件为背景,运用ABAQUS有限元数值分析软件,对冻结作用中裂隙几何特征与裂隙岩体的冻胀变化规律进行了有限元数值分析研究,获得了裂隙冻胀变形、冻胀力与裂隙的尺寸之间的函数关系。     

裂隙岩体水-热耦合实验研究

采用3D打印方法精确制备了光滑裂隙岩样和一维粗糙裂隙岩样,然后进行水-热耦合实验,并进行特征数方程拟合研究。结果显示,粗糙裂隙面岩样进出水温差随流量的增大而增大,随岩石表面温度的升高而增大;各级温度下各种岩体的特征方程直线斜率基本稳定在1.1,各粗糙裂隙面的截距随温度升高而增大,随粗糙度升高而增大。