岩石应力应变全过程曲线检测系统的探讨

本文系统地介绍了岩石应力应变全过程曲线检测系统的工作原理及测定方法 ,并给出了由该系统测出的各类脆性材料的应力应变全过程曲线。     

岩石损伤统计本构模型及其参数确定的研究

利用连续损伤理论和统计强度理论,建立了完整模拟岩石破裂全过程的损伤统计本构模型。在所建立的损伤统计本构模型的基本方程中,引入岩石应力应变全过程曲线特征参量,并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件,解决了传统方法求解本构方程中参数的难点,同时提高了精度。基于取自某边坡工程的砂岩所进行的三轴压缩试验实测结果,对所建立的岩石损伤统计本构模型进行了验证,验证了所建的模型是合理的。     

岩石的变形特性(下)

(六)岩石应力应变关系的解析表示式不可能找到一种能表征所有岩石全过程变形曲线的解析表示式,因为应力应变关系不只取决于岩性,也取决于应力条件。我们先来讨论应力应变关系的全过程曲线。在离地面不远的岩体以及在应力变化较快的情况下,岩石的反应接近于弹性,其应力应变     

岩石脆性断裂试验的声发射分析

对不同岩石进行单轴受压试验,并采集岩石受压全过程的力学特征和声发射特征.通过对不同岩石声发射信号和力学参数的对比分析证实,不同岩石的声发射特征是有区别的,岩石变形损伤的声发射特征曲线与应力-应变曲线存在关联特征,岩石声发射的kaiser效应是存在的.     

基于Weibull分布的岩石损伤本构模型研究

利用连续损伤理论和统计强度理论，提出了模拟岩石破裂全过程的损伤本构关系，并在此基础上建立了完整的损伤统计本构模型，且在所建立的损伤统计本构模型的四个基本方程中，引入岩石应力应变全过程曲线特征参量，并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件，解决了传统方法求解本构方程中参数的难点，同时提高了精度．通过与砂岩试件三轴压缩试验实测结果对比，证明模型可以很好地反映岩石的应力-应变关系．图2，参7．     

对岩石峰值后区特性的新见解

岩石试件在单轴匠缩条件下的应力-应变全过程曲线,在岩石力学研究与工程应用中有着重要意义。本文对“Ⅰ型”与“Ⅱ型”峰值后区曲线的形成条件进行了分析,并根据能量观点和最新的试验结果讨论了“Ⅱ型”曲线的不合理性,同时对峰值后区特性提出了新的见解。本文中的最新试验结果是在三位作者合作研制的自适应控制岩石力学试验机上作出的。     

也论岩石峰值后区特征

本文用系统稳定性理论分析了岩石峰后破坏过程,指出岩石峰后破坏的稳定性与岩石材料的弹模和断裂能、试件的形状尺寸,以及试验环境(试验机刚度、围压等)有关。提高试验控制的灵敏度有利于获取载荷-位移全过程曲线,但并不能改变岩石峰后破坏过程的稳定性。     

岩石损伤统计本构模型参数及其临界敏感性分析

在岩石应变软化变形全过程的损伤统计本构模型基础上,根据单轴压缩应力应变全过程曲线,进一步明确了本构模型中分布参数的物理意义和实际意义,提出了模型参数的确定方法并通过试验验证了该方法的合理性,在此基础上进一步分析了不同均质度岩石的临界敏感性.结果表明,通过该方法确定的岩石均质度综合反映了岩石峰前聚能和峰后释能的能力,比以往的计算和拟合过程更简单,物理意义更加明确;随着均质度的增加,岩石临界行为特征越来越明显,临界敏感性增强,对于岩爆岩石来说,岩爆倾向性增强.通过确定的岩石均质度可以方便的定量比较不同岩石的临界敏感性和岩爆倾向性,便于更好的指导实际工程和提前采取预防措施.     

不同温度作用后灰岩声发射特征研究

研究灰岩在不同温度作用后进行单轴压缩时的声发射特征。通过试验得到灰岩破坏全过程中应力-声发射数量曲线。试验结果表明:声发射现象能很好地表现岩石单轴压缩的过程;高温下,灰岩的力学性质与岩石所含矿物质含量有密切关系。     

岩石单向压缩应力—应变全过程探讨

本文分析并设计计算了岩石单向压缩全图试验用的刚性柱,对大理岩、红色砂岩、千枚岩等岩石作了载荷—位移全图试验。在分析试验结果的基础上,提出指数型函数,用以模拟载荷—位移全过程。使用大理岩的试验结果与指数函数曲线作了对比,其结果令人满意。     

粘弹性岩石凿力-凿深特性和能量传递研究

针对冲击钻进过程中粘弹性岩石力-凿深特性和能量传递问题进行了研究, 得出了杆体活塞模型情况下的冲击凿深函数和力-凿深曲线, 进一步分析了其能量传递过程和效率。结果表明, 弹粘性岩石的力-凿深曲线受速度阻尼的影响, 随着粘度增大, 其初始力从0点逐渐抬高, 最大凿深u_max逐渐变小; 由于岩石粘性耗能的原因, 传递到岩石中的总能量E_R加大, 最大凿深减少, 凿入效率降低。     

非均质岩石单轴压缩试验破坏过程细观模拟及分形特性

为了细观模拟非均质岩石试样单轴压缩试验的破坏过程,提出了一种新的有限元数值模拟方法。该方法以莫尔-库仑破坏准则为基础,将岩石视为非均质和准脆性材料,并假定岩石单元的抗剪强度参数服从正态分布。有限元细观模拟结果表明,岩样非均质性对本构关系曲线形状有显著影响,模拟的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。基于分形几何理论,采用计盒维数方法计算单轴压缩试验不同荷载条件下的岩石破坏分形维数,建立了分形维数与顶部位移之间的非线性演化模型。分形分析研究表明,岩石试样的破坏过程具有分形特性,分形维数可用来定量地表征单轴压缩试验岩样破坏过程。     

会宝岭铁矿全尾砂废石复合充填体沉降试验

全尾砂废石复合充填体沉降是一个复杂的非牛顿流体与固体混合物的连续介质力学加载过程,难以通过经验估算或理论推导获得其沉降规律。为研究会宝岭铁矿全尾砂-废石复合充填体沉降问题,通过相似模型试验的方法,对不同比例（高度）全尾砂、废石组成的复合充填进行室内试验模拟。结果分析表明：复合充填体中废石所占比例与其总沉降量呈递减函数关系;复合充填体总沉降量与时间的拟合关系为递减对数关系,且拟合曲线在15 d时斜率明显减小,故在15 d后复合充填体沉降量趋于稳定,可进行顶板胶结作业;比较不同废石比例的复合充填体沉降稳定所需时间,1/2废石比例的复合充填体沉降稳定最快。     

岩石全应力-应变过程渗透变化规律分析

根据岩石渗透率变化与岩石破坏过程的对应关系,分析了全应力-应变过程中岩石渗透性能随应变的变化特点及渗透率-应变和渗透率-应力之间的关联性。研究表明岩石渗透率增长起始点与岩石的膨胀点近似对应,随全应力-应变过程的渗透率可划分为3个变化区间：压密区间、峰前屈服区间、峰后区间。岩石破坏过程变化主要是由尺度等级较小的微破裂的相互作用和生长最终形成主干断裂,进而形成贯通性的渗透通道。同时通过试验数据验证了分析的合理性。     

充填开采过程中岩体能量释放规律研究

充填法开采过程中充填体与岩体的耦合力学作用是一个能量耗散过程。分析了岩石破坏比能,采用有限元方法研究了矿床开采过程中岩体能量的释放规律。研究表明,随着开挖体积的增加,岩体能量释放率逐渐增大,且随开挖体积呈二次曲线增长,采场充填对于减小岩体能量释放率具有显著的效果。     

Study on damages constitutive model of rocks based on lognormal distribution

The damage constitutive relation of entire rock failure process was established using the theory of representative volume element obeying the Iognormal distribution law, and the integrated damages constitutive model of rock under triaxial compression was established. Comparing with triaxial compression test result, it shows that this model correctly reflects the relationship of stress-strain. At the same time, according to the principle of the rock fatigue failure that conforms to completely the static entire process curve, a new method of establishing cyclic fatigue damage evolution equation was discussed, this method form is simple and the physics significance is clear, it may join preferably the damage relations of the rock static entire process curve.     

砂岩岩爆声发射特征及b值动态特性试验研究

在单轴加载条件下,对砂岩进行全程加载声发射试验,得到砂岩岩爆破坏过程中的应力-应变曲线、声发射参数与时间关系曲线。根据需要选择声发射累计数、震级-频度关系中的b值变化规律,研究了砂岩岩爆的前兆信息。研究表明,在砂岩弹性变形阶段后期和塑性变形阶段,声发射累计数快速增加,b值持续下降;在砂岩发生岩爆前,b值下降到最低值。对声发射累计数和b值进行联合分析,能更加准确地预知岩爆的发生。     

杨家村矿弱胶结软岩大断面煤巷变形特征研究

黏土为分析杨家村矿弱胶结软岩大断面煤巷变形特征,采用现场调研、室内实验、现场实测手段对围岩物理力学性质与围岩位移曲线演化过程进行较深入探究,结果表明:岩石软化系数约为0.23,属于软化岩石;围岩具有易吸水、膨胀、强度低、胶结性差,且易发生塑性变形的物理力学特征;顶板围岩变形整体大于底板与帮部;不同区段顶板围岩位移程度具有差异性;顶板深基点岩层位移大于浅基点岩层位移;岩层位移曲线总体上初期变化速率较快,后期呈"台阶"式演化特征,各基点曲线演化过程在时空上近似同步;缩小巷道宽度,改变支护锚固方式,提高支护强度,适度泄水与排水并及时喷浆封闭围岩,有助于维护该类巷道围岩稳定。     

承载围岩渗透率演化模型及数值分析

为反映承载围岩变形破坏过程中渗透率的变化,将岩石变形破坏过程视作弹-脆-塑过程,分析了岩石全程应力-应变-渗透率关系,建立岩石渗透率演化数学模型。模型中岩石单元的渗透率演化包括如下阶段:①岩石单元破坏前,渗透率为孔隙率的函数;②若岩石单元发生剪切破坏,假设岩石单元剪胀扩容在单元体内引起两条斜交裂隙;③若岩石单元发生拉破坏,体积膨胀在单元体内引起两条正交的裂隙。基于平行板的渗透率立方体定律计算破坏岩石单元的渗透率,进而建立了承载岩石弹性变形、脆性破坏全过程的岩石渗透率演化模型。在FLAC软件下利用Fish函数方法实现了该模型。数值算例研究了不同围压下加载立方体岩样的渗透率演化过程,结果表明:建立的模型可以较合理地反映承载岩石弹性变形和破坏引起的渗透率变化,也可以较合理地反映围压对岩石渗透率的影响。     

基于数字图像处理的含不同开度裂隙组合花岗岩破裂规律研究

为了研究不同开度裂隙组合花岗岩破裂规律,通过RFPA-DIP数值模拟软件,基于花岗岩真实细观结构建立含不同开度裂隙组合模型,进行单轴压缩数值试验。分析了模型的应力-应变曲线特征,峰值强度特征,裂纹扩展规律和声发射特征。结果表明：应力-应变曲线上升与跌落次数随裂隙开度的增加而增多;1 mm裂隙随着加载的进行而闭合,对模型力学特性影响较小;当两裂隙开度大于或等于2 mm时,出现岩桥区成核现象;开度较大的裂隙其裂纹扩展优先于开度较小裂隙;随着开度增加,峰值抗压强度、裂纹贯穿时声发射次数和总次数呈减小趋势。研究结果对含裂隙岩体地下工程建设具有一定的参考价值。