蚀变花岗岩工程特性研究

某抽水蓄能电站的花岗岩岩体中存在明显的蚀变现象，开挖后在短期内岩体产生膨胀、崩解。蚀变现象不仅直接影响库岸边坡及地TN室围岩的稳定性，而且影响支护结构的耐久性。因此，研究其工程特性，对于工程采取积极的防护措施、加快施工进度、保障施工安全、确保岩体支护结构的可靠性将起到重要作用。通过地质调查和采样分析，以宏观一微观分析相结合，查明蚀变岩蚀变类型、成因。同时以现场试验结合室内试验，全面了解蚀变岩的物理力学性质，研究典型蚀变岩的工程特性。     

岩石冻融荷载耦合试验及物理力学特性研究

以寒区工程建设为需要,选取两种岩石分别在自然状态和冻融状态下进行物理力学试验,得到块体密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等基本物理力学参数,获取不同状态下的典型岩石应力-应变曲线.对两组试验结果进行对比分析,结果表明,冻融状态下岩石强度减弱,承载能力下降是多重因素作用叠加的结果;冻融损伤程度与岩石接触面的距离有关;受冻融损伤影响,岩石弹性性能下降,弹性模量减小,冻融损伤劣化具有不可逆性;冻融岩石内部损伤引起岩石直径收缩过程中,泊松比不断减小,甚至可能出现负值.     

不同卸荷速率下北山花岗岩力学特性试验研究

为探讨在增轴压卸围压的应力路径下不同卸荷速率对甘肃北山花岗岩力学性质的影响,对北山花岗岩进行了不同速率、不同围压条件下的卸荷试验,并与循环加卸载试验强度方面的数据对比分析,研究花岗岩的强度变形特征和破坏特点。研究结果表明:1围压效应明显,峰值强度随实时围压升高而增强;卸荷试验峰值强度包络线在循环加、卸载试验峰值强度包络线上方,且随着卸荷试验速率的升高,岩样峰值承载能力增强。2随着卸荷速率的增加,黏聚力增大,但内摩擦角变化较小且无明显规律;相比循环加卸载试验,卸荷试验的黏聚力降低了8%~20%,内摩擦角提高了9%左右。3随着围压的增加,卸荷试验峰值点至峰后应力跌落点的横向应变增量先减小后增加;不同围压下的卸荷起点至卸荷峰值点的横向应变增量在0.5~2.0 MPa/min卸荷速率区间内有相同的增减趋势。4随着卸荷试验速率的增加,岩样破裂面贯通程度增加;随着围压的升高,主破裂面破裂角增大,且破裂面更加平直。     

蚀变花岗岩型钽铌矿石的工艺矿物学研究

我国的钽资源丰富 ,占世界钽资源的第五位 ,但我国钽铌矿资源品位低 ,粒度细 ,矿石性质复杂 ,多属难选矿石。作者详细研究了蚀变花岗岩型钽铌矿—我国南方某钽铌矿的工艺矿物学特性 ,并对其可选性进行了分析。该研究结果对选矿工艺流程的制定有着重要的指导作用。     

钙芒硝单轴压缩力学特性的试验研究

利用高精度μCT225KVFCB显微CT试验系统和JL型微机控制电液伺服万能试验机,对钙芒硝单轴压缩力学特性进行了研究。研究表明:钙芒硝压密阶段不明显,且存在刚性阶段;钙芒硝单轴抗压强度平均为7.54 MPa,属于软岩,其单轴抗压强度随着物质密度的增大而增大,随物质密度不均匀程度增大而减小,且与X射线衰减系数、衰减系数方差呈线性拟合关系。     

温度梯度对花岗岩力学性质影响的试验研究

在常温～250℃条件下对花岗岩进行单轴压缩试验研究。详细分析在高温以及存在温度梯度条件下花岗岩的应力—应变曲线、峰值应力、峰值应变以及弹性模量的变化特征。结果表明:在高温条件下,岩石的峰值应力与弹性模量在17～100℃时随温度的升高而增大,在100～250℃时随温度的升高而减小;岩石的峰值应变随温度的升高而增大。在存在温度梯度的条件下,随着温度梯度的增大,岩石的峰值应力以及切线模量均呈现出先减小后增加;而岩石的峰值应变在100℃时呈现出先减小后增加,在150～250℃时呈现出先增加后减小。     

酸性化学溶液作用下花岗岩力学特性与参数损伤效应

以花岗岩为试验与研究对象,基于自然干燥状态以及不同流速、不同pH值的水化学溶液侵蚀作用,进行了一系列单轴压缩、三轴压缩及劈裂试验,对比分析了酸性水化学环境下花岗岩的强度损伤、变形特征及力学参数响应机制。试验结果表明：花岗岩的单轴、三轴抗压强度及抗拉强度、弹性模量与黏聚力随着酸性溶液pH值减小、循环水流速度增大而降低;泊松比则随着pH值减小、水流速度增大而增大;酸性溶液浸泡后花岗岩的内摩擦角较自然干燥状态有所降低,但较蒸馏水浸泡后花岗岩无明显变化;花岗岩的压缩变形特征有由脆性向延性转变的趋势。因此,自然水化学环境的pH值与流速是导致岩石变形特征改变及强度与力学参数损伤劣化的2个敏感性因素,而花岗岩对酸性溶液的pH值更为敏感。     

矿车发动机活塞蚀变问题的试验研究

针对某型矿车发动机的活塞易出现蚀变的问题,提出了一种基于形线测量、椭圆度测量、油道检测、金相分析、合金元素检测及硬度测试的试验研究方案。结果表明,活塞顶端的形线和椭圆度均符合要求,油道无铸造缺陷,合金元素无偏析,活塞蚀变的主要原因为冷却和润滑系统故障,这对于提高矿车发动机工作的可靠性有着重要的意义。     

冻结红砂岩力学特性试验研究

为了研究梅林庙矿区红砂岩在冻结条件下的力学性质,对红砂岩试样分别进行了不同围压以及不同温度条件下的三轴力学特性试验。试验结果表明:围压和温度对于冻结岩石有着很明显的影响。在-15℃条件下红砂岩轴向抗压强度与围压呈线性增长关系,红砂岩仍然遵循莫尔-库伦强度准则,其黏聚力为11.99MPa,内摩擦角为33.7°。在围压为12MPa条件下红砂岩抗压强度与温度呈现二次曲线的关系,弹性模量与温度呈线性关系,而泊松比受温度的影响并不大。利用曲线拟合得出3种不同围压下强度与温度的关系式,从而为井筒科学掘进提供理论支撑。     

基于数字图像技术的含双裂隙类岩石试样力学特性细观研究

岩石破坏过程中裂纹孕育演化规律及分布模式是解决岩石破坏问题的关键所在,而裂隙作为一种典型的岩石缺陷,与岩石的宏观力学状态和结构破坏特性之间有着密切的联系。采用数字图像技术(DIC)及颗粒流程序(PFC),研究了单轴压缩状态下含双裂隙类岩石试样破坏全过程,得到了试样破坏过程中观测面全场应变和位移的演化过程以及裂纹发展、微破裂数等特性。研究表明：(1)当载荷到达一定阶段,预制裂隙两端首先出现明显的微破裂区,其形状近似椭圆,开始形成宏观Ⅰ型裂纹(翼形张拉裂纹)。(2)随着载荷的增大,微破裂聚集,裂隙端部开始形成宏观Ⅱ型裂纹(剪切裂纹),并与Ⅰ型裂纹一起持续发育直至试样破坏。(3)预制裂隙左、右两侧和上下两侧的X和Y方向位移量差别较大,X方向位移量在两条预制裂隙的右边为正值,左边为负值;Y方向位移量自固定端(下端)向加载端呈由大到小呈梯度分布。     

新型气膜储煤棚低温物理力学性能试验研究

为了得到新型气膜煤棚在低温下的物理力学性能,选取PVDF织物类常用新型煤棚膜材为研究对象,对其剥离强度、拉伸强度、耐低温性能和低温耐折性能进行了系统分析。试验结果表明,低温下检测的剥离强度和拉伸强度实际参数都与标称参数相符合,在低温-10~-50 ℃时,膜材涂层表面没有发生开裂现象,而且耐折性能较好,低温极限甚至达到-60 ℃。试验结果对新型气膜煤棚在我国北方冬季低温环境下推广应用具有重要参考价值。     

冻融循环对风化花岗岩物理特性影响的实验研究

在冻结温度为-40 ℃,融化温度20 ℃的环境下对风化花岗岩进行0,10,20,30次冻融循环实验;并对岩样进行室温下岩芯核磁共振和常规单轴压缩实验,得到冻融循环后岩石的孔隙度、孔隙分布和单轴抗压强度,孔隙度与循环次数拟合多项式。实验结果表明：冻融循环后风化花岗岩饱和水状态下的质量均会增加;岩石内部的孔隙分布发生了明显变化;中小尺寸的孔隙数量增加且随循环次数增加而增长;花岗岩强度明显降低,冻融系数和单轴抗压强度随循环次数的增加而减小,弹性模量有所降低。最后利用损伤力学原理对岩样进行冻融损伤分析,得到有效应力与孔隙度表达式,为研究寒区岩体工程损伤破坏机理和稳定性评价提供参考数据。     

深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性试验

为研究深部花岗岩物理力学参数随赋存深度变化的变异性,通过对某金矿19～1 320 m深度水平的花岗岩岩样的岩石参数(单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、天然重度等)统计分析,结果发现,岩石参数变异系数大小顺序为：弹性模量>单轴抗压强度>黏聚力>泊松比>内摩擦角>天然重度;单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角、天然重度随着深度增加有线性增大趋势,而泊松比随深度增加有线性减小趋势;根据地质统计学的变异函数,拟合出岩石参数最优模型,分析了岩石参数的空间变异性质,天然重度在赋存深度尺度内变异性小,而弹性模量和单轴抗压强度变异性较大。以岩石试验为基础,对不同赋存深度的岩石物理力学性质进行分析,揭示了岩石参数随赋存深度变化的规律及变异性,对深部开采有一定参考意义。     

岩石的崩解特性与抗压强度的试验研究

结合湖南桃花江核电厂址的室内岩石试验,通过对粉砂质板岩、粉砂岩、板岩三类岩石进行崩解试验、物理试验以及抗压强度试验,分析了三类岩石的耐崩解指标,深入研究了崩解指标与抗压强度、软化系数等的关系,为该电厂的选址提供了依据.     

“顶板-煤层”结构体冲击倾向性演化规律及力学特性试验研究

针对单纯以煤层或顶板岩层进行煤层冲击倾向性判定存在"低估"问题,以典型的冲击危险矿井为背景并结合煤层赋存的实际情况和冲击地压的显现特征,建立"顶板-煤层"结构体模型。通过对纯煤层、顶板岩层及2种不同高度比下的"顶板-煤层"结构体冲击倾向性试验和不同顶板强度、厚度、均质性及接触面角度的冲击倾向性数值试验,研究不同顶板特性对"顶板-煤层"结构体冲击倾向性的影响。研究发现,"顶板-煤层"结构体冲击倾向性高于纯煤层或岩层测定结果,更接近实际。随着顶板强度、厚度、均质性的增加,"顶板-煤层"结构体冲击倾向性增强,随接触面角度的增大,其单轴抗压强度降低,峰后塑性变形阶段越来越明显。在接触面角度一定的情况下,随着顶板岩体强度的增加,随"顶板-煤层"结构声发射累计释放能量减弱。随"顶板-煤层"结构体冲击倾向性的增强,其峰后声发射累积能量呈减小的趋势。     

饱和状态下火烧蚀变煤岩抗压强度评定研究

饱和状态下的岩石立方体(或圆柱体)试件的抗压强度可用来评定岩石强度,以便于岩石的强度分级和岩性描述。对新疆别斯库都克露天煤矿火烧区火烧蚀变岩、火烧砂岩及原煤进行采样,开展饱和状态下火烧蚀变岩、火烧砂岩及原煤的强度评定实验研究,得到不同火烧蚀煤岩的强度特性曲线,并进行强度分级和岩性描述,为新疆别斯库都克露天煤矿火烧区边坡煤岩体的稳定分析和区域划分提供科学依据。     

含孔洞层状砂岩动态压缩力学特性试验研究

隧道、矿山巷道和硐室等地下岩石工程中揭露的层状岩体往往具有不同的产状,层理弱面的方向与主要动荷载作用方向存在多种组合,相应的动态各向异性力学特性和变形破坏特征对地下岩石工程安全稳定具有至关重要的影响。针对冲击载荷下倾斜层状岩体中巷道围岩稳定性问题,选取一种层理构造显著的黄砂岩,其中层理倾角φ为层理面与加载方向之间的夹角,加工制备倾角分别为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的7组预制中央圆形孔洞板状试样(尺寸为宽度60 mm×高度60 mm×厚度15 mm),在75 mm杆径分离式霍普金森压杆(SHPB)试验平台上进行冲击压缩试验,并使用高速摄影仪实时记录试样动态裂纹扩展演化过程,研究不同层理倾角条件下预制中心孔洞层状岩石的动态力学参数、裂纹扩展演化过程及最终破坏模式等动态压缩力学特性变化规律。结果表明,峰值应力处试样破坏的峰值应变在0. 008 1～0. 012 37变化,随着层理倾角的增加,试样动态抗压强度、弹性模量及峰值应变整体均呈先增大后减小的变化规律;初始起裂裂纹总是从孔洞周边压应力集中处萌生,随后逐渐形成宏观裂纹,宏观裂纹为剪切裂纹或拉剪复合裂纹;倾角0°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的复合张剪破坏,倾角15°～45°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的剪切破坏,倾角60°～90°试样最终发生穿越层理的类X型剪切破坏;利用正交各向异性板理论计算孔洞周边应力分布,发现随着层理倾角的增加,孔洞周边应力集中系数的峰值也逐渐增大,且层理倾角为0°,15°,30°,45°的试样孔洞周边最大压应力出现在θ(θ为孔洞周边任意一点的极角)为74°,81°,86°,90°及关于原点中心对称的254°,261°,266°,270°处,同时试验中观测到相应的层理倾角试样分别在88°,85°,79°,70°及关于原点对称的271°,264°,262°,252°处萌生剪切裂纹,与理论分析结果吻合较好。层理方向与冲击载荷平行时,层状岩体中巷道围岩对冲击载荷的承载能力最弱。针对钻爆法分台阶开挖硐室或爆破施工中存在近距既有巷道,应合理布置爆破载荷的方向,避免层理方向与爆破载荷之间的夹角过小而导致巷道失稳。     

甘庄矿煤岩物理力学性质测试研究

为了使甘庄煤矿煤层巷道支护设计有科学准确的基础数据,采用了井下煤及顶底板岩层取样,实验室加工煤岩标准试件,进行全面的煤岩物理力学参数测试,为本矿相关设计计算提供了坚实的基础。     

花岗岩冲击力学特性及损伤演化模型

使用分离式霍普金森压杆(SHPB)对花岗岩进行不同应力波波长(0.8~2.0 m)和不同应变率(20~120 s-1)组合下的冲击试验,对其动态力学特性和损伤演化规律进行了研究。试验得出:花岗岩的动态抗压强度与应变率呈线性正相关,动态抗压强度因子与应变率的自然对数呈线性正相关;峰值应变与应变率呈线性正相关,且波长的增加使峰值应变水平整体抬升。通过多次冲击试验得出:在同一波长下,花岗岩的累积损伤随着应变率的增长呈指数型递增形式;当保持应变率范围不变的情况下,增大应力波波长,花岗岩的损伤累积效应加剧,依然呈指数型递增形式;在多次冲击作用下,花岗岩损伤整体发展趋势相似,但增长速率加快;并由此建立以指数函数为基础的损伤演化模型,确定出模型中参数物理意义,该模型能够同时能反映应力波参数和冲击次数影响。通过验证表明模型的合理性及参数物理意义的正确性。