层状复合岩石双轴压缩的相似模拟实验研究

层状复合岩石是工程施工中常见的岩体结构.采用相似材料制作模型,通过双轴压缩实验研究单一岩石及水平和竖向层状复合岩石相似模型的荷载变形曲线及破坏形式,在特殊加载力的作用下,岩石破坏呈现出特殊拉-剪破坏规律,实验结果表明,在双向加载状态下,中间主应σ<,2>对试件的破坏强度有显著影响.     

层状复合岩体力学的相似模拟

针对层状复合岩体力学中模拟试验的相似问题，用因次理论分析了处于弹性和粘弹性状态下的单一岩层和层状复合岩体模拟试验的相似关系，并确定了各物理量间的相似关系     

层状复合岩体力学的相似模拟

针对层状复合岩体力学中模拟试验的相似问题,用因次理论分析了处于弹性和粘弹性状态下的单一岩层和层状复合岩体模拟试验的相似关系,并确定了各物理量间的相似关系。     

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．     

不同岩体结构巷道冲击地压破坏特征的模型试验研究

深部煤矿的开采过程中,冲击地压的发生常造成井巷的破坏,通过两类岩体结构的物理模型试验,采用爆炸和静载共同作用的加载模式,在室内研究了巷道冲击地压的破坏特征。试验结果表明,在层状岩体结构的模型试验条件下,破坏主要表现为洞壁表面有薄层材料振落,而在小块状岩体结构的模型试验条件下,破坏表现为从爆心到洞壁出现较大塌落空腔,为深部煤矿巷道冲击地压的防治提供了借鉴。     

倾斜层状围岩变形规律的相似模拟研究

为研究倾斜层状围岩薄矿体在开采过程中上覆岩层的变形破坏规律,以永昌铅锌矿矿体为物理试验模型,通过相似模拟材料试验建立二维地质模型,对在倾斜层状围岩条件下,薄矿体地下开挖后覆岩的变形破坏特征、力学特性和破坏过程进行研究。结果表明,顶板受第一次与第二次开挖影响最大,随着不断地开挖,沿着开挖方向的矿壁不断地变为间隔矿柱,每两次矿体开挖之间水平位移的方向均会发生一次反转;位于矿柱上方的围岩沉降值较小;覆岩水平变形与下沉的方向均指向采空区中心偏下区域;层状岩体易引起弯曲折断破坏;采场覆岩相对下沉增量和水平相对位移增量单调递减。     

深部开采动静载荷作用下复合动力灾害致灾机理研究

为研究深部开采动静载荷条件下冲击地压、突出两种灾害相互作用形成的复合动力灾害的发生条件与显现特征,利用重庆大学自主研发的"多功能真三轴流固耦合试验系统",以层状复合煤岩体为研究对象,进行了改变静应力组合、交变载荷频率和幅值、应变率及气体压力等试验条件的系列真三轴试验。试验结果表明:中间主应力、气体压力、交变频率和幅值、应变率等对复合动力灾害的显现特征均有较大的影响;真三轴试验条件下,层状复合煤岩体在临空面一侧多以劈裂成板、板曲折断的层裂形式破坏;基于荷载类型,可将复合动力灾害分为高静载型、扰动型、冲击型复合动力灾害3种类型,且在各类复合型动力灾害中,高压气体对复合动力灾害的孕育和发生具有积极的作用。     

层理发育型层状岩体承压力学性状演变规律试验研究

层理发育型直接顶岩层结构非连续性导致承压力学性状复杂,作为“支架-围岩”系统中关键性中间媒介,其性状会直接影响围岩控制效果。为保证该类工作面安全生产,亟需探究层理发育型层状岩体承压力学性状演变规律。采用不同向加压力学试验及理论分析法,系统研究不同形式加压环境层理发育型层状直接顶原型试样压力传递、形变破坏演变规律及层间效应与其破坏响应机制,结果表明：层理发育型层状岩体轴向承压时纵向裂隙会在层面处间断或偏折,局部迹线呈梯阶状,层面处多会发育出小尺度径向裂隙,点、侧压下层状样体均发生由层间效应主导的片层式破坏,破坏状态与承压角正向相关,承压会沿层面偏转后穿层向下迁移,且会发生重复性压降,扩容形变呈跳跃阶段式变化,依次为缓增长、线性增长及陡向急增,层间效应作用方式与层理发育型层状岩体结构密切相关,多分层灰白色直接顶主要为偏转压力散播路径,而大层间距黑色直接顶为异化传压路径、影响结构稳定及破坏状态。     

层状岩体圆形巷道破坏特征及锚固支护对比试验研究

为获得层状岩体圆形巷道变形破坏特征及锚固效果,采用CM60/10平面应变试验台配合三轴伺服试验机,通过相似材料模拟技术,对初始埋深400 m的层状岩体圆形巷道模型逐级施加载荷,对比分析了高垂直应力(λ1)条件下无支护及锚网索喷支护圆形巷道围岩变形破坏特征。试验结果表明:无支护状态下巷道两帮围岩出现明显的"楔形"破坏区域,以巷道腰线为中心,两帮浅部围岩亦出现相向垂向移动,顶板出现"月牙状"块状冒落,底板出现明显鼓胀,巷道围岩整体变形破坏严重;加载后期,无支护状态下巷道顶板下沉量、底板底鼓量明显增大,而锚固支护在相同地应力作用条件下,顶板下沉量、底板底鼓量基本呈线性增长且增长速率较慢,有效控制了巷道围岩的变形破坏。     

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。