矿岩料层动态粉碎应力－应变曲线的应变率效应分析

用自行研制的矿岩料层动态粉碎性能测试装置，对四种典型矿岩在五种不同应变率下进行实验研究，分析了应变率对应力－应变全过程曲线的影响。结果表明，应变率和应力－应变曲线相敏感，而且应变率效应随岩石物理力学性质和应力－应变曲线的不同发展阶段而改变。不同应变率下的岩石料层动态塑性特性可用Ｃｒｉｓｔｅｓｃｕ提出的拟线性塑性本构方程来描述。     

动载荷和含水率对红砂岩动态强度和变形的影响

地下工程岩体爆破开挖过程中，动荷载和地下水对工程岩体的安全稳定具有显著影响。为揭示动荷载和含水率对岩石的影响特性，采用改进的霍普金森压杆试验装置，用4种不同的冲击速度，在6种含水率工况下对红砂岩进行冲击压缩试验，根据试验中采集到的3组应力波信号，利用三波法将其转化为岩石的动态应力-应变曲线，得到了岩石的动态峰值应力、极值应变和平均应变率等参数。试验结果表明：相同动荷载作用下，随着含水率增加，动态峰值应力逐渐减小，且二者具有良好的指数函数关系；随着含水率增加，岩石动态极值应变线性增加；随着含水率增加，岩石的平均应变率呈指数型增长。随着冲击速度的增大，动态峰值应力、动态极值应变和岩石的平均应变率均增大。研究结果有助于对深部岩石的稳定性进行监测，为工程中的突水突泥等灾害的发生机理及影响因素的研究提供一定参考。     

沉积岩石全应力应变过程的渗透性试验研究

通过实验室内全应力应变过程渗透性试验研究,分析了不同岩性喾岩石的应变－渗透率试验曲线,阐述了不同岩性岩石在变形破坏过程中渗透性变化的规律,概化出岩石的一般应变－渗透曲线。研究表明,岩石的应变－渗透率曲线是岩性、结构、应力状态等各种影响因素综合反映的结果。     

岩石中条形药包爆破动态应变分析

本文采用超动态心变测试系统，实测了小药量条形药包存岩石模型中爆炸产生的应变波，对测试到的耦合装药加载条件下介质中区产生的轴向和切向爆炸应变波信号进行了分析。结果表明：在模型中先后形成两个不同的爆炸应变波，第一个应变波平均应变牢较大，反映了压缩应力波的特征；轴向应变波平均应变率比切向应变波平均应变率大。实测结果为进一步正确认识爆破破岩机理，提供了新的实验依据。     

不同含水状态下岩石力学特性和应力应变关系研究

进行不同含水率的狄野凝灰岩三轴试验，分析岩石在三向荷载作用下的应力-应变曲线的变化形态和峰值应力、应变和弹性模量，获得结论如下：(1)峰值应力、应变及弹性模量随相对含水率增加呈线性降低；(2)应力-应变曲线在加载初期因裂隙闭合呈上凹形态，随后近似线性增长，之后偏离线性呈上凸形态，峰值应力之前可用三次多项式较好地拟合；峰值应力之后，无论干燥状态下试件的应力快速降低，曲线呈上凹形态，还是含水状态下应力缓慢降低，呈现塑性流动，均可用分式函数较好地拟合；(3)根据提供的分段拟合函数，结合相对含水率与峰值应力、应变线性关系，可近似获得不同含水状态下岩石的应力-应变曲线。     

平面应力和平面应变条件下的岩石脆性研究

运用岩石破裂过程分析系统对不同控制条件下的岩样进行加载试验,得到了不同情况下的岩石应力应变曲线。结果表明,在平面应变和平面应力情况下的岩样加载试验,尤其是平面应力,随着中间主应力的增大,岩石峰后脆性明显增强,峰值后期的能量释放率影响岩石的脆性,研究结果有助于岩石双轴压缩试验的研究。     

复合材料层板动态力学性能和温度相关性的实验研究

在不同温度环境下，利用ＭＴＳ材料试验机，采用中等应变速率（１／ｓ）对玻璃布－环氧层板实施了冲击拉伸实验，测试了该材料在不同温度，不同应变速率下的应力应变曲线，确定了杨氏模量，拉伸强度和泊松比等力学参数，实验结果表明，玻璃布－环氧层板具有明显的应变率，温度效应，在室温以上温度环境下，该层板具有动态韧性，还分析讨论了复合材料拉伸试样设计的一些主要问题，给出了哑铃形式结合粘结幅中强片和销钉拉伸的复合材料     

一种基于应变软化模型的直墙半圆拱巷道开挖计算分析

为研究软岩直墙半圆拱巷道的变形破坏规律,以梅花井煤矿1110208工作面为研究对象,基于应变软化模型来反映软岩的泥化以及膨胀特征,计算了直墙半圆拱巷道开挖后围岩中塑性区及支承压力分布情况。研究结果表明,应变软化模型受巷道围岩中铅直应力影响显著,当埋深较大时,巷道围岩中铅直应力显著增加;基于应变软化模型计算得到巷道围岩中塑性区分布面积显著增大,巷道顶板及顶板中的拉应力分布区也显著增加,应变软化参数对巷道围岩中塑性区分布影响显著;随塑性剪切应变增加,岩石材料内聚力下降幅度越大,巷道围岩中塑性区分布面积越大;应变软化参数对巷道围岩中铅直应力最大值及最小值应变不显著,但对巷道顶板及底板中拉应力分布区影响显著;随塑性剪切应变增加,岩石内聚力下降幅度越大,巷道顶板及底板中拉应力分布区越大。     

岩土材料真实应力—应变试验关系

本文就岩石、混凝土试件在普通压缩条件下，如何消除截面蜕效应的影响以及真实应力－应变试验曲线的作图方法进行了分析和探讨。     

西部弱胶结砂岩循环载荷作用下塑性应变能变化规律

通过不同应力路径下的三轴循环加卸载实验,对中国西部矿区中不同粒径弱胶结砂岩的塑性应变能和塑性变形变化规律进行了研究。实验结果表明,加载路径对砂岩的塑性应变能及塑性变形特征有显著影响;在加载过程中,粗砂,中砂,细砂储存的塑性应变能以及累计速度依次递减,并且塑性应变能随应力增大按指数规律变化;各加卸载周期内储存的塑性应变能随加卸载次数及应力的增大呈“U”字形变化,即初始阶段由于孔隙裂隙压密,会储存较多塑性应变能;弹性阶段变形源于晶格弹性压缩,卸载时可以恢复,储存的塑性应变能较少;屈服阶段由于破裂面滑移也会储存较多塑性应变能;轴向和径向残余应变随应力增大呈指数形式增长,并且径向残余应变增长速度大于轴向;残余应变与塑性应变能变化规律不同,塑性应变能更能真实反映岩石在受载过程中的状态变化。     

应变软化状态下的岩石稳定性判据

本文在目前已发表的岩石三轴应力应变试验资料的基础上,根据应变软化特点,提出了以塑性体积应变量表达的岩石稳定性判定准则。应用结果表明,该准则可以有效地反映岩石在不同软化状态下的稳定程度,从而可为工程决策提供更多的定量化信息。     

岩石剪切带单轴压缩应变软化影响因素研究

岩石属于准脆性材料,在单轴压缩的条件下的应力先是随着应变的增加而增加,当应力达到最大值时,应力开始下降,试件呈现应变软化行为。为研究岩石试件单轴压缩时应力-应变软化段的影响因素,基于位移法得到岩石试件单轴压缩时应力-应变曲线软化段的斜率的解析式,并利用FLAC2D软件针对不同剪切带与主应力的方向的夹角α和不同高宽比的岩石试件进行单轴加载数值模拟结果分析并对解析式进行结果验证。     

不同应变率下冻融损伤大理岩的动态压缩特性研究

为研究不同自然条件下边坡岩石的动态力学性质受冻融循环的影响,对冻融处理后的寒区边坡大理岩在干燥、饱水和冻结条件下进行了一系列动态压缩试验.试验结果表明,相同的冻融循环次数和相同的冲击气压下,常温水对岩石有软化作用,低温冻结对岩石有强化作用,随着冻融循环次数增加,岩样状态对岩石强度的影响逐渐减弱,两种应力因子逐渐接近１;冻融循环对岩样动态强度的劣化作用集中在冻融前期,冻融循环后期岩样动态强度变化不大;随着冻融循环次数增加,岩样动态强度的应变率效应逐渐减弱,且冻融循环对应变率效应的弱化作用也集中在冻融前期.     

三轴多级循环加载下不同类型岩石的应力应变响应特性研究

岩石在动荷载作用下将表现出与在静荷载作用下显著不同的力学特性。采用MTS-815Flex Test GT岩石力学试验机对从某一地震滑坡区采集的两种岩石（白云岩和千枚岩）开展了三轴多级循环加卸载试验,旨在获得这两种岩石在循环荷载下的力学特性。试验采用的围压为10MPa,正弦波加载频率为2Hz,每级应力水平下的循环周次为60。基于试验获得的轴向应力—应变全过程曲线,着重分析了两种岩石的应力—应变曲线特征、累积残余应变特征和回滞环特征,并分析了循环周次和应力幅值对这些特征的影响。结果表明：1）两种岩石在一次循环加卸载过程中产生的应力应变回滞环具有相似的窄尖叶形状。在加载过程中,岩样以线弹性变形为主,应力—应变曲线为近似直线;在加载与卸载的过渡阶段,曲线迅速逆转,表明弹性应变迅速恢复;卸载过程中出现了相对于应力的小应变滞后现象,应力—应变曲线为上凹形;2）两种岩石的累积残余应变和回滞环特征参数随着循环周次和应力幅值增加呈现出三阶段变化规律,但此规律受岩石初始缺陷的影响很大。对于非均质化程度高的千枚岩样而言,上述规律性明显弱得多;3）在多级循环加载作用下,两种岩石均为剪切破坏,峰值强度都较静态峰...     

分级加卸载下节理软岩流变试验及模型

采用分级增量循环加卸载方式,对金川有色金属公司 Ⅲ 矿区软弱节理矿岩进行蠕变试验,按瞬时弹性应变、滞后黏弹性应变、瞬时塑性应变与黏塑性应变对流变试验数据进行分析,探讨了软弱节理矿岩的黏弹塑性变形特性;引入2种非线性元件--裂隙闭合体和非线性牛顿体,并将它们和描述衰减蠕变特性的开尔文体及描述瞬弹性的虎克体相结合,得到了一种新的复合元件流变模型,以研究复杂条件下节理软岩的黏弹塑性变形特性.试验结果表明,复合元件流变力学模型能很好地描述节理软岩在不同应力水平下的蠕变特性,特别是裂隙闭合阶段和加速蠕变阶段的特性,金川Ⅲ 矿区矿岩蠕变试验曲线与理论曲线较为吻合.     

基于应变软化模型的软岩巷道卸压孔布置

为解决煤矿软岩巷道的高应力钻孔卸压孔的布置问题,选用考虑应变软化的摩尔库伦准则作为理论依据,根据现场提供的岩石进行力学参数试验,计算巷道周围应力变化趋势,并得出巷道开挖后其塑性区的范围大小,再根据圆形巷道的轴对称原理分析钻孔时周围的应力应变关系,得出软岩巷道钻孔时应力影响范围,并将此范围作为设计布置卸压孔间距的依据。     

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。     

不同应变率下砂岩的动态力学特性研究

矿山等地下硐室施工通常采用工程爆破的方式进行开挖,在工程爆破等动力荷载作用下岩石存在动力硬化现象。利用分离式霍普金森压杆装置对砂岩岩样进行了5组不同应变率下的冲击试验,在此基础上系统分析了入射波、反射波和透射波等试验数据,绘制出动态抗压强度与应变率的散点关系图、峰值应变与应变率的散点关系图、动态应力-应变曲线图,并得到砂岩在不同应变率下的动力硬化因数,分析了砂岩在不同应变率下的动态力学特性及动态抗压强度与应变率的关系,并对不同应变率下岩石样本的破坏形态进行了归纳分析。     

煤体钻孔周围应力应变分布规律的试验研究

本文以岩石力学为依据，研究了煤体钻孔周围弹、塑性区域内所发生的次生应力及其应变的分布规律。     

TiNi合金动态力学行为应变率-温度效应实验测试

为准确掌握NiTi形状记忆合金在不同应变率、温度下的动态力学行为中的应变率-温度,采用MTS809材料试验机与分离式霍普金森压杆实验装置开展了NiTi合金在不同初始温度下的准静态单轴拉伸与不同应变率下的动态压缩实验。结果表明,NiTi合金表现出应变率强化效应,其应力-应变曲线包含双弹性阶段与双非线性变形阶段。相变起始应力、结束应力以及位错屈服应力均随着应变率增加而明显增大,母相弹性模量与马氏体弹性模量变化不明显。在准静态拉伸中其屈服应力与弹性模量随温度升高先线性增长继而线性减小,而两个温度阶段内的相变硬化率水平存在明显差异。