不同围压下岩石峰后及残余变形特性试验研究

为使矿山能安全高效地开采,对深部矿山三向应力状态的岩石进行研究。试验采用RTS-500三轴流变仪,对较深部岩石进行常规三轴压缩试验,得到了应力-应变曲线。试验发现:随着围压的增大,峰值强度和残余强度都呈逐渐增大的趋势;峰值强度与残余强度的差值也逐渐降低;随着围压的增大,岩石峰值强度对应的岩石应变出现增大的现象;随着围压增大,岩石的弹性模量出现增大的现象。结论对于实际施工的工程稳定以及岩体的支护设计都具有指导和借鉴意义。     

树脂砂高温三轴力学特性

利用新研制的型砂高温三轴测试手段,首次测定了常用树脂型砂在围压作用下的高温三轴力学性能.试验结果揭示了传统研究方法的不足.并依据修正的强度理论对型砂高温力学特性提出新的解释.     

用三轴试验求算岩体强度的探讨

探讨了确定岩石结构面剪切强度参数的新方法—用三轴试验确定岩石结构面强度曲线 ,通过理论分析及试验研究 ,表明这种方法是可行的。然后用三轴试验确定的岩石强度曲线及结构面强度曲线来求算岩体强度参数。     

岩石强度理论中的两类破坏判据

分析了岩石强度理论中现有应力破坏判据的合理性与局限性;阐明发展应变破坏判据对工程设计的重要意义;根据实验资料作出应变判据曲线;并介绍围岩稳定性“直接应变分析”的一般方法。最后指出:两类判据的结合,将是完整的岩石强度理论的一个重要特征。     

三轴受压状态下岩石试块变形破坏过程中孔隙水压的变化特征及其临界破裂前兆

为讨论饱水岩石中孔隙水压与损伤变形过程的关联性,探究岩石破坏的孔隙水压前兆特征信息,采用三轴压缩试验、渗流实验相结合的方法,分析了在不同孔隙水压和不同围压条件下饱水岩石变形破坏过程中损伤扩展与孔隙水压变化的内在联系.研究表明:(1)开放饱和岩石单元体中,岩石在受荷破坏全过程中的初始压密、弹性压缩、塑性变形和破坏失稳阶段,孔隙水压呈现增高、稳定、逐渐减小和锐减变化;(2)岩石破坏的孔隙水压前兆特征明显,在主破裂前夕,内部损伤加剧,裂隙贯通,孔隙水压将失去稳定状态,孔隙水压由稳态锐减可作为岩石破裂的前兆信息;(3)在应力变化大、高孔隙水压以及高围压条件下,孔隙水压对损伤发展更为敏感,响应也更明显,孔隙水压与损伤发展相互影响,互为关联,损伤扩展造成孔隙水压降低,孔隙水压降低又促进损伤发展;(4)可以尝试在深部开采工程中监测岩体内部孔隙水压的变化来预测岩体失稳的突发性灾害.     

考虑不同初始状态的黄河泥沙三轴静力剪切特性试验

开展了一系列静态三轴剪切试验,研究了不同初始条件（围压、密实度）以及不同试验条件（剪切速率、排水条件）对黄河泥沙静力强度以及变形特性的影响,得到了黄河泥沙的应力应变曲线发展规律,以及应力路径、抗剪强度包线、应力比曲线和不同特征状态下的内摩擦角分布、初始剪切模量以及极限偏应力等指标.结果表明：黄河泥沙的抗剪强度对围压、密实度以及排水条件更为敏感,具体而言,峰值强度、临界强度均随着围压与密实度的提高而增大,不排水条件下的抗剪强度大于排水条件;不排水条件下孔压的发展与排水条件下的剪胀特性具有对照关系,但孔压较剪胀特性发展得更为迅速,并且得到黄河泥沙的特征状态内摩擦角分布区间介于22.6°到38.1°之间.本研究可以为黄河泥沙在路基工程中的资源化利用提供数据和理论参考.     

岩石低温单轴压缩力学特性

以非线性热弹性理论为基础,建立了考虑岩石冰胀效应的变物性本构方程,给出了干燥低温和饱和冻结状态下单轴压缩强度和力学特性参数随温度的变化关系.借助花岗岩在两种状态下的压缩试验结果,探讨了低温花岗岩的单轴压缩力学特性.饱和冻结状态下的抗压强度大于干燥低温状态的抗压强度,其相差量随着温度降低有增加趋势;在同种状态下抗压强度随温度降低呈增长趋势,增长率逐渐减小.低温附加强度主要由岩石基质热力效应所贡献,而由岩石孔隙冰胀效应引起的附加强度相对较小.花岗岩在干燥低温和饱和冻结状态下,变形模量均随温度的降低呈增大趋势,而泊松比变化相对较小.     

基于摄影测量的三轴土体剪切带演化规律

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的三维重构模型,以此研究其应力应变关系、局部应变特性、剪切带演化规律.研究结果表明：(1)土样表面的剪切带内外区域具有截然不同的变形特征,带外区域变形较为均匀且变形量趋于稳定,而带内区域变形不均匀且变形量不断加剧;(2)根据土样表面不同区域间的局部应变差异,确定了剪切带开始形成、停止扩张及完全贯穿的临界状态,提出了一种判别剪切带发展阶段的方法;(3)根据判别方法,将剪切带的演化过程拆分为压缩变形、表面扩张、延伸贯穿、相对滑移四个阶段,并分析了各个阶段不同的变形规律与破坏机理.经摄影测量技术改良的三轴试验,能够得到更准确的土体局部本构关系和变形特性,为探索土的应变局部化现象提供了一种精确且经济的研究方案.     

砂岩单轴压缩变形规律及声发射特性

为准确确定岩石岩爆倾向性,对砂岩进行单轴压缩条件下声发射检测试验,研究岩样单轴压缩变形规律与声发射特征.对荷载-变形曲线、AE参数进行统计分析,结果表明,压密阶段和线弹性阶段声发射振铃计数较少,累积能量曲线十分平缓,释放弹性应变能较低,从塑性变形阶段开始,AE活动频繁,累积能量呈指数级释放,损伤加快,声发射类型由之前的突发型变为连续型,应变曲线拐点处,往往出现AE参数峰值.分别对AE振铃计数、累积能量和岩石损伤进行监测分析,能较准确判断砂岩岩爆倾向性.     

煤岩强度及变形特征的微细观损伤机理

利用MTS815.03电液伺服岩石力学试验系统和S250Mk3扫描电镜对三种煤岩性能及形貌进行分析观察,采用损伤力学分析方法对煤岩强度和变形特征的微细观机理进行了研究.结果表明,煤岩微细观损伤变量对其宏观力学参数影响很大,同为石炭二叠系兖州煤田的鲍店矿3煤和许厂矿3煤的原生损伤变量分别比新河矿3煤减少68.5%和50.6%,其单轴抗压强度分别增加224.8%和109.9%,弹性模量分别增加147.3%和66.9%.同时,随损伤变量减小,煤的单轴压缩破坏逐渐由塑性向脆性转变.煤岩宏观力学性质与其微细观损伤密切相关.     

金山金矿矿岩力学特征试验研究

通过对金山金矿矿岩的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、泊松比、弹性模量、内摩擦角以及内聚力的室内试验,分析了金山金矿矿岩力学特征,提出了矿体、上下盘围岩各向同性特征差,呈现出较强的各向异性特征。在实际工程应用中,应按各向异性矿岩来处理。     

基于不同强度折减路径下的隧洞围岩稳定性分析

为解决隧洞围岩稳定性分析问题,开展了基于广义Hoek-Brown屈服准则强度折减法的研究.在有限差分软件FLAC^3D中利用FISH语言编制强度折减程序,并以计算收敛性和特征点位移突变性为判据,求得整体安全系数.针对广义Hoek-Brown屈服准则四个基本输入参数σ_ci、m_i、GSI和D,引入等效接近度概念,以此为基础对比分析了七种强度折减路径的合理性,得出折减路径的合理性依赖于具体工程参数的结论,并通过工程实例对比验证了上述结论.隧洞稳定性随D值的增大而降低;将计算收敛性以及特征点位移突变性相结合作为其稳定性的判断标准更为合理.     

500MPa高强度热轧型钢的生产实践

为了满足高端工业车辆对高强度型材的需求,莱钢通过采用钒氮微合金化成分设计及再结晶控制轧制工艺,开发出500 MPa高强度热轧型钢。对此产品进行了拉伸、冲击性能、布氏硬度及金相检验,其力学性能良好,屈服强度Re L达到556 MPa,金相组织为铁素体加珠光体,完全满足工业车辆用热轧型钢的要求。     

岩石厚壁圆筒三向压缩下的卸荷试验与岩石强度破坏

为研究地下工程开挖影响,采用厚壁圆筒多轴应力试验,对试样施加较高的轴对称内、外壁压力及轴向荷载后,进行内、外壁卸荷破坏试验.试验的破坏结果是在厚壁圆筒壁间形成环向主要破裂面.这一破裂现象在以往相关文献中未见报道,与通常弹塑性理论分析的较高应力发生在圆筒内缘、破坏从内缘开始的结论不同.这一结果与深部矿山巷道围岩出现的分区破裂(zonal disintegration)现象类似.     

基于强度理论的岩石损伤弹塑性模型

根据单轴受力特性曲线唯象地考察岩石材料损伤演化,定义弹性应变表示的一维损伤变量及其本构模型,利用双剪强度理论将其推广至三维模型.塑性是潜在破坏面的摩擦滑移,在传统塑性理论的框架中,建立了基于摩尔-库仑强度理论与潜在滑移面摩擦软-硬化特性的各向异性损伤弹塑性本构关系.结果表明,计算的损伤演化与CT观测结果符合很好,用本文的弹塑性模型反映损伤材料的力学特性是可行的.     

A study on hot deformation behaviour of alloy Monel K-500

Thermal simulation tests were conducted at different deformation temperatures and degrees by a Gleeble simulator.The results show that the alloy has higher resistance to deformation;with an increase of the deformation temperature,the alloy's flow stress and maximum value decrease;with an increase of the deformation degree,both the initial recrystallization temperature and the complete recrystallization temperature decrease sharply.When the deformation degree reaches 30%,60% and 80%,the initial recrystallization temperature is around 950℃,850℃ and 800℃,the complete recrystallization temperature is around 1 100℃,1 050℃ and 1 000℃ respectively.When the deformation temperature is higher than 1100℃,the deformation degree increases and the re-crystalized grains are significantly refined.The forging process parameters were established according to the regular pattern mentioned above.The microstructure of the bar forged in this pattern is uniform and the result is satisfying.     

Monel K-500合金的高温变形行为研究

利用Gleeble热模拟试验机对Monel K-500合金进行了不同变形温度、不同变形量的热模拟试验。结果表明,合金变形抗力大,随着温度的升高,合金的流变应力及其最大值降低。随变形量增大,初始再结晶温度和完全再结晶温度均明显降低,当变形量分别为30%、60%、80%时,其初始再结晶的变形温度分别为950、850、800℃左右;其完全动态再结晶的变形温度分别为1 100、1 050和1 000℃左右。当变形温度高于1 100℃,随变形量增大,再结晶晶粒显著细化。根据上述规律制订出了该合金的锻造工艺,所锻造的该合金棒材组织均匀,效果良好。     

渗透剪切作用下黄土的力学特征

黄土高原地区黄土在灌溉作用下,逐渐达到饱和状态,饱和中,陡坡类黄土坡体自重增加引起下滑力增加. 该过程持续进行后,坡体内部同时发生渗流和剪切过程,导致坡体的变形不断增大,直至破坏后形成滑坡. 本文选取黑方台4.29滑坡为研究对象,在现场调查的基础上,利用滑坡后壁原状黄土试样,基于三轴试验设置10组共60个原状样对饱和黄土的渗透剪切行为进行模拟. 试验中设置了0.5、0.1和0.05 mm·min^-1三个不同的加载速率对黄土试样进行剪切,为比较分析,对0.1 mm·min^-1剪切速率试样设置了0、1、2和5 m几个不同水头进行了试验. 试验结果表明:饱和黄土在渗流与剪切耦合作用下,表现出应变硬化特征,渗透作用明显降低了黄土的强度,尤其是黄土黏聚力降低,其降幅达5.24%~63.35%. 对已有强度指标拟合后获得黄土在渗透剪切工况下的强度修正公式.     

循环荷载下岩石材料力学特性研究进展

工程实际中的岩体常常受到地质构造运动、工程施工及次生应力场等循环荷载作用,表现出与单调荷载不同的力学特性.为了更好地研究循环荷载作用下岩石材料的力学特性,对强度特征、变形特征及破坏特征3个方面进行了总结分析,同时对现有研究的局限性提出了几点建议:在更宽频率范围内研究频率对循环力学特性的影响,从而得出更为准确的结论;将现...