层状复合岩体相似模拟的试验研究

层状复合岩体是工程施工中常见的岩体结构,采用相似材料制作模型,其材料与岩石的结构及破坏形式类似。通过单轴压缩试验研究层状复合岩体相似模型的应力应变关系及破坏形式,试验结果很好地验证了理论分析结论。     

复合岩石的微结构损伤破坏

在实验的基础上对构成层状煤系地层的岩石进行了损伤破坏过程的研究，提出了微结构损伤模型，建立了本构方程与损伤演化方程，分析了复合岩层的损伤破坏及稳定性     

复合岩石的微结构损伤破坏

在实验的基础上对构成层状煤系地层的岩石进行了损伤破坏过程的研究，提出了微结构损伤模型，建立了本构方程与损伤演化方程，分析了复合岩的损伤破坏及稳定性。     

软弱层状岩石巷道顶板破坏过程模拟研究

本文对模型实验原理进行了阐述,结合现场实际破坏特征,对软弱层状岩石巷道的破坏过程进行了相似模拟实验,结合试验结果和计算机仿真结果,对软弱层状岩石巷道的破坏过程进行了分析,对现场施工具有指导意义。     

三维复合岩层损伤本构关系与演化方程

根据岩石微结构模型及应力应变发展规律，运用统计学与损伤理论，建立了三维复合岩层的损伤演化方程及损伤本构关系。实验结果表明，二者吻合良好。这对正确描述复合岩层损伤破坏过程，深入研究层状岩体的稳定性具有实际意义。     

岩体层面力学特性对层状复合岩体的影响

为了研究岩体工程中大量出现的层状复合岩体特殊力学性质,采用电子显微镜观察了他们的三维网状微结构特征和初始损伤．分析了层间结合状态和各亚层的应力σ1＋,σ2＋,σ3＋和应变εi;以及其他力学参数E,h,I等对层状复合岩体力学特性的不利影响．试验研究表明：层状复合岩梁中的应力σi与第j层的Et,层间抗剪强度τi以及荷栽性质密切相关,而挠度是复合岩梁尺寸及弹性模量等参数的函数．不同岩石构成的层状复合岩体表现出各自特殊的变形与破坏特性．岩体的工程强度及抗变形能力随着层间结合力的下降、 层间厚度的减小和岩石约束的降低而降低,而破坏的时间及变形量则会增大．     

剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥破裂实验与数值分析

在RYL-600伺服控制剪切加载系统下对类岩石断续裂纹进行剪切实验,研究剪切作用下类岩石断续裂纹力学特性与破坏规律.实验表明:类岩石断续裂纹试样破坏过程可分为4个阶段,分别为岩桥破裂前期,裂纹扩展期,裂纹滑移期与岩桥破坏期.剪切作用下类岩石断续裂纹岩桥呈齿形破断面,靠近加载端节理首先贯通,远离加载端的节理滞后贯通.采用FLAC³⁰对剪切作用下断续裂纹的岩桥破裂过程进行数值模拟试验,模拟结果表明:试样破坏首先发生在裂纹的内外端,然后内端裂纹贯通岩桥,在破坏发展到一定阶段后,试样发生沿裂纹的滑移破坏。     

双向加压下岩石能量规律的实验研究

在保持侧向压力基本稳定的条件下,对岩石试件进行了竖向反复加卸载直至破坏的双向压缩实验,得到了不同侧压及不同竖向压力下卸载的等效卸载弹性模量;对岩石试件还进行了双向同步加卸载直至破坏实验,得到了不同加载速度及不同双向压力下卸载的等效卸载弹性模量;两种实验都得到了破坏时的总吸收能、总耗散能和总可释放应变能。同时完成了方板中心圆孔岩石试件在不同加载速度下的双向压缩红外热成像实验。实验结果表明,加载速度越高,则试件表面平均温度越低;反之,亦然。     

不同节理模型在层状复合岩石离散元模拟中的应用

煤矿巷道围岩中广泛存在由不同岩性岩石组成的层状复合岩体,其变形破坏具有强烈的各向异性特征,对巷道的稳定安全会产生特殊的影响。目前,除了物理力学试验手段以外,离散元模拟被越来越广泛地应用到数值模拟研究中。本文以物理模拟试验为基础,在颗粒流模拟程序PFC^2D平台中分别采用删除颗粒黏结(bond removal method, BRM)和光滑节理模型(smooth joint model, SJM)2种节理面处理方式建立了层状复合岩石的模拟模型。模拟研究结果表明：SJM模拟模型可以更好地反映物理试验的应力—应变曲线形态,而BRM模型会在岩层倾角较大时产生较大的塑性变形,无法反映室内试验试样的脆性破坏特征。2种节理模型均可整体反映物理模拟试样的强度变形各向异性规律以及破坏模式,但SJM模型能更好地反映物理试样单轴压缩强度和弹性模量的各向异性特征,而BRM模型试样的宏观破裂面比SJM模型试样更加显著,与物理试样的破裂面更接近。另一方面,SJM节理模型能单独统计出SJM拉伸裂纹和剪切裂纹,通过分析这些裂纹的数目和分布区域可以更好地分析层状复合岩石试样破坏的细观机理。研究结论为...     

采矿岩石多尺度破坏力学

采动复杂应力环境下围岩的多尺度破坏行为是诱发煤矿灾害的一个根本因素.本文系统总结了团队十多年来在岩石宏细观破坏力学、巷道围岩控制及岩层移动等采矿岩石多尺度破坏力学的研究进展.在岩石力学室内实验尺度方面,利用带加载装置的SEM高温试验系统研究了热力耦合作用下岩石细观裂纹的萌生、扩展和断裂全过程,揭示了细观断裂机制;研究了...