应变柱法测试相似材料模型应力的试验研究

提出了一种测试相似材料模型内部应力的方法——应变柱法,即采用与相似材料模型相同配比的材料制作成Φ50×100 mm试样,在试样中部粘贴应变片。在加载试样时采用应变仪和引伸计同时测量其轴向变形和径向变形。试验结果表明,引伸计法测得的应变值更接近于真实值;对应变柱进行3~5遍加载标定,发现其轴向弹性模量随加载次数略有增加,而径向弹性模量有所降低,但应变柱能够保持较好的弹性,能够被用作测量模型内部应力的传感器。     

煤矿深部流变岩体中压力传感器的应力分布规律

流变应力恢复法是针对煤矿深部软岩而提出的一种地应力测量新方法,该方法基于煤矿深部软岩的强流变力学行为,采用在围岩钻孔中埋设压力传感器的方法来获取实测应力,进而根据压力传感器的实测应力来分析岩体的初始应力。为了解压力传感器在煤矿深部流变岩体中的测量特性,对流变岩体中埋设压力传感器并注浆回填的二维平面应变问题进行理论分析,推导岩体为黏弹性三参量固体模型和Burgers模型时压力传感器实测应力的解析解;通过参数分析,揭示浆液凝固时间、浆液力学性质及岩体黏弹性参数对压力传感器实测应力的影响规律。     

透明岩体相似材料配制及其物理力学特性分析

针对岩体内部变形破裂难以直接观测的“黑箱”难题，研发配制透明岩体相似材料进行相似模拟试验。选取E-44型环氧树脂作为骨料，三乙醇胺作为固化剂，外加酒精松香饱和溶液(RSS)来调节脆性。设计考虑2因素4水平的全面试验，以E-44型环氧树脂与三乙醇胺的配比及RSS在混合溶液中的含量为2个因素，系列研究了不同配比下透明岩体的透明度、类岩石性和强度可调性。研究结果表明：不同配比制备的透明岩体均具备透明性。不同配比制备的透明岩体试样在单轴抗压强度、应力-应变曲线和破坏模式方面与岩石力学性质相似，表明不同配比制备的透明岩体试样具有类岩石性。透明岩体试样的单轴抗压强度、峰值应变和弹性模量随E-44型环氧树脂和固化剂配比和RSS含量的变化而产生较大的变化，因此，可通过改变原料配比调整透明岩体试样的力学性质，制备的透明岩体试样满足强度可调性。     

基于应变耦合渗流模型的裂隙岩体弹性模量研究

原地直接测定裂隙岩体的弹性模量E_m,由于各种原因,在工程实践中往往有一定的困难。作为一种替代方法,通常人们利用实验室测得的岩石弹性模量E来确定裂隙岩体弹性模量E_m。提出的耦合应变渗流模型,建立了裂隙岩体中裂隙与岩块在应力作用下的变形协调和应力平衡关系,通过考虑裂隙岩体中地下开挖体涌水量大小可直接反映裂隙的贯通情况和密度大小这一事实,用地下开挖体涌水量大小和岩体弹性模量折减系数E_m来计算岩体弹性模量。为计算岩体弹性模量提出了一个可能的新途经。 该模型的结果与实际数据吻合良好。     

相似材料模型及压力传感器性能试验研究

 为了研究不同配比的相似材料模型的力学性质,解决压力传感器与被测相似材料间的匹配问题,本文依据相似理论,采用分级加载方式对不同配比的相似材料模型进行了重复加载试验,得到了各模型的应力—压力曲线和破坏强度。试验结果表明不同配比的相似材料与传感器间的匹配性存在显著差异,且相同配比的不同模型与传感器间的匹配性也存在一定差异,需要对压力传感器与相似材料间的匹配性进行检测以修正试验数据。试验结果还表明不同配比的相似材料具有稳定而不同的力学性质,通过改变材料配比,可以对相似材料的力学性质进行适当的调整,在进行相似材料模拟试验前,需要对不同配比的相似材料的力学性质进行测试。     

基于光纤光栅传感技术的覆岩变形演化规律试验研究

为了研究采场覆岩变形和采动压力变化的规律,文章以榆神矿区杭来湾煤矿的地质条件为背景,在实验室搭建3 000 mm×200 mm×1 150 mm物理相似材料模型进行模拟试验,模型中埋设4个光纤光栅传感器,用于实时监测覆岩关键层移动变形和采动支承压力变化的情况。结果表明,光纤光栅传感器位于工作面前方时,其应变曲线与工作面的支承压力有较好的一一对应线性关系;位于工作面后方时,其应变曲线呈波谷状时,而工作面的支承压力呈波峰状,且随着覆岩高度的增大,出现水平错位的现象。结论表明,光纤Bragg光栅传感监测技术在模型试验覆岩关键层内部应变和采动支承压力监测中具有良好的适用性,可为模型试验提供新的监测方法与手段。     

膨胀岩巷道膨胀失稳破坏过程分析及注浆支护参数确定

膨胀岩是一种亲水的、且会产生显著变形的工程岩体．注浆是控制此类岩体巷道变形的主要工程措施，选择合理的注浆参数成为此类岩体工程支护成功的关键因素．对膨胀岩工程巷道失稳破坏过程进行了分析．在确定膨胀岩膨胀应变与膨胀应力、吸水量关系的基础上，研究了具有简化膨胀模型的圆形膨胀岩巷道的注浆效果，得出了各主要注浆参数的计算公式．     

深部硬岩巷道围岩变形特征及其控制技术

为探究深部硬岩巷道在复杂地质条件下的变形特性,本文以纱岭金矿-1 465 m深部主巷为工程背景,通过现场工程地质调查获取了围岩的结构面信息,并计算岩体中的优势节理组和RQD值,对其地质环境和岩体条件进行概述。采用振弦式微应变传感器对调查点巷道的围岩进行监测,提取巷道顶板和两帮距离揭露面不同深度围岩随时间的变形数据,总结和分析深部硬岩巷道在高应力和复杂地质条件下围岩的变形特征。基于岩体条件和围岩变形规律提出该巷道宜采用“树脂锚杆+金属网+喷射混凝土”支护,并应用有限元数值模拟软件Phase 2对该支护方式进行有效性检验,结果表明,采用该支护方式可有效降低围岩的变形量。     

稀硫酸浸矿过程氧化铜矿岩力学特性演化规律

为了研究稀硫酸浸矿过程中氧化铜矿岩力学特性演化规律,通过不同浸矿时间下氧化铜矿岩单轴压缩试验,对矿岩单轴压缩破坏下应力-应变曲线、应力特征值和弹性模量等参数的变化规律进行了分析。研究结果表明:随浸矿时间逐渐增加,矿样孔隙闭合点的应力逐渐减小,应变逐渐增大,并且弹性变形阶段应变量显著减小,屈服变形阶段应变量增加,岩石达到峰值强度所需应变量增加;在化学浸矿初期即浸矿时间0～20h,矿样单轴抗压强度降低趋势最为显著,在浸矿80h后单轴抗压强度降低速率逐渐减小;矿岩单轴抗压强度和弹性模量均与浸矿时间呈多项式相关。     

基于Pro/E和ANSYS的硬岩掘进机截割机构的有限元分析

为了研究硬岩掘进机截割机构在外载荷作用下的应力应变特性,应用Pro/E软件对某型掘进机截割机构进行建模,利用接口将模型导入ANSYS,进行网格划分,建立有限元模型.通过某型硬岩掘进机进行有限元分析表明,当截割f=14的岩石时,该机截割机构的最大变形量为2.7mm,位于截割头前端,最大应力为248MPa,发生在悬臂升降油缸的销孔处.所得结论为改进硬岩掘进机截割机构、改善其受力状况和工作性能、延长使用寿命提供了依据.     

不同风化程度岩体弹性模量的确定方法研究

岩体弹性模量的确定是国内外岩石力学界研究的热点课题。采用损伤力学、声波测试方法与Monte-Carlo模拟技术,从理论上推导出估算不同风化程度岩体弹性模量的方法,并将该方法应用于贵州省鱼简河水库拱坝地基弹性模量估算中。通过与原位试验结果对比分析,说明利用该方法所确定的弹性模量比较接近岩体的实际弹性模量。结果表明,对于一些大型工程的初步研究阶段,当需要对岩体弹性模量作出初步判断时,可以利用Monte-Carlo模拟技术与室内岩块试验的方法估算不同风化程度岩体的弹性模量。     

会东矿西边坡岩石力学试验研究

为了评价露天西边坡的稳定性,进行了大量的室内与现场岩石力学试验,主要有岩体和岩体结构面的抗剪强度、岩体弹性模数、岩体应力与应变等试验。综合分析试验结果表明,黑色破碎岩体和软弱结构面是决定西边坡稳定性的主要因素;而处于黑色破碎岩体中的硅质白云岩相对来说完整性较好,它对围岩及边坡稳定性能起一定的控制作用。     

加锚岩体复合弹模的研究

为研究岩体加锚的物理效应,将被全长粘结锚杆加固的岩体当作一复合体,根据其受力后变形的特点,利用弹性力学理论推导了该复合体在锚杆的轴向和垂直锚杆轴向的弹性模量,并利用界面元法进行了数值计算。理论分析和数值计算均表明,加锚能提高岩体的弹性模量。通过对这两种方法计算结果的比较分析,给出了实用的简化计算公式。     

采动覆岩离层性确定方法及离层规律的研究

将层状岩体视为各向同性材料，采用富氏积分变换得出了水平煤层开采覆岩离层的解析表达式。同时，采用动态模型辨识和参数识别方法，相似材料模拟方法，并结合部分实测资料，对采动覆岩离层的动态发育规律进行了探讨。     

考虑岩体及支护弹粘性的圆形巷道薄壁支护解析解

利用拉氏变换方法推导了圆形巷道处在平面应变情况下，在原岩的竖向和侧向应力相等时的薄壁筒支护弹粘性解析解，其中支护材料假设为马克斯韦尔体，岩体为包埃丁－汤姆逊体。以此为基础提出了考虑支护材料力学性质随时间变化的支护受力、变形计算方法，即把支护受力过程根据精度需要分成若干个首尾相接的时间区间，在每一区间内支护材料的力学参数取一定值，用不同区间内参数取值的不同，反映材料力学性质的变化，使用推得的解析计算     

岩石类材料液压破裂抗拉强度测试理论的修正

经典的液压破裂法抗拉强度测试理论把材料视为均质、各向同性的线弹性体然而，岩石类材料实际上具有拉伸弹性模量与压缩弹性模量不相等的变形性质，据此，提出了计算液压破裂抗拉强度的修正公式事实上，破裂压力ｐ不仅与材料的抗拉强度有关，同时也与材料的拉伸和压缩弹性模量比ｍ有关     

不同围压下混凝土受压弹塑性损伤本构模型的研究

在ＭＴＳ公司８１５０２型电液伺服系统上，完成了围压由０～４０ＭＰａ范围内混凝土受压试验，发现随着围压的增大，应力应变全曲线的峰值应力与峰值应变均有所提高，但弹性模量基本不变在此基础上，根据等效应变假定和内变量理论，建立了考虑不可逆应变影响的弹塑性损伤本构模型只要计及峰值应力和峰值应变的变化，该模型可以统一地描述不同围压下混凝土的力学性能     

岩移“四带”模型与动态位移反分析

为应用岩石力学数值分析方法进行岩层与地表移动计算，采用位移反分析方法，进行了模型识别和理论分析研究。认为：（１）采后覆岩结构具有分带性，结构力学模型应划分为破裂带、离层带、弯曲带和松散冲积层带；（２）岩石的本构方程可以应用内时理论和开尔文－伏尔特流变模型得到；（３）对于线性、粘弹塑性力学问题可应用三点抛物线方程法求得最优估计值；（４）地表水平移动是岩层与松散冲积层倾斜变形引起的，水平移动值取决于倾斜和表土层翘曲变形两种因素。     

裂隙岩体渗流耦合模型及在三峡船闸分析中的应用

根据岩体实际性状，提出了基于块裂介质和拟连续介质的裂隙岩体三维渗流耦合数学模型，并编制了三维有限元程序，最后以三峡高坡为工程算例，验证了所提出的数学模型基本上是合理、可信的。