大理岩常规三轴压缩全过程试验和本构方程的研究

利用RMB-150B岩石力学试验系统研究了雅安大理岩围压为0～30ma的应力．应变全过程曲线，建立了屈服强度、峰值强度、残余强度和围压的关系，根据塑性力学的相关理论，提出双线性弹性-线性软化-残余理想塑性四线性模型，并应用于大理岩，得到了大理岩各段的本构方程，并特别讨论了软化段。结果表明，理论模型和试验结果吻合较好。     

深埋厚煤层综放工作面运顺围岩变形规律分析

针对陕西彬长矿区某矿202工作面运顺埋深大,地应力高和断面大的特点,基于强支护设计原则完成了锚网支护方案设计,通过FLAC数值模拟对支护方案的合理性进行了评价。现场监测表明:运输顺槽开挖后,浅表围岩以较快的速度发生变形,同时锚杆开始受力。伴随巷道掘进扰动,围岩变形向深部发展,锚索受力增加,当距掘进工作面迎头超过30 m后,围岩变形较小,基本趋于稳定。结果表明,深埋厚煤层综放面运顺支护方案的设计合理可行。     

煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放技术

孔口套管封孔是后续钻孔施工与安全保障的基础,大直径套管通过能力、套管孔段轨迹偏斜控制和钻孔排渣效果是影响煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放成功的关键。为了提高套管近水平长距离下的成功率,建立了大直径套管刚性模型和弹性模型,获得了煤矿井下常用Φ178 mm、Φ146 mm和Φ127 mm套管在弯曲钻孔的通过能力数据;分析了近水平大直径套管孔段排渣困难与易发生偏斜的原因,提出采用大直径螺旋钻杆与内凹式PDC钻头进行保直钻进和高效排渣的技术方案,开发了相关钻具,制定了钻具组合,并分析了保直钻进和高效排渣机理。在赵固一矿进行了现场试验,完成3个钻孔施工,与常规工艺相比,套管孔段施工时间由110班次缩短至21班次,轨迹偏斜仅为0.042°/m,套孔下放成功率达到100%,有效解决了大直径套管近水平长距离下放难题。     

考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题，基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应，从而构建结构面震动劣化数学模型；结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法；基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响，并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据，最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系，拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明，结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响，还与起伏角度密切相关；通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性，所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠，将促进块体动力稳定性理论的发展，对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。     

非均匀应力场圆形巷道塑性区研究

为了研究巷道开挖后巷道围岩的塑性区分布规律,首先分析巷道围岩的应力分布特征,在计算出围岩应力分布规律基础上,依据摩尔库伦强度准则推导出圆形巷道围岩的弹塑性区。通过理论计算得出侧向应力、地应力、黏聚力、内摩擦角参数变化时巷道围岩的塑性区范围,从而总结出巷道围岩塑性区的演化规律,结果表明,侧压力系数λ对圆形巷道围岩的塑性区有很大影响,当λ=1时,巷道围岩塑性区为圆形;当λ<1时,塑性区在两帮较大,顶部小;当λ>1时,塑性区在两帮较小,顶部大,且角部塑性区发展迅速;随着地应力的增加,塑性区的范围也随之增大;随黏聚力增大塑性区范围减小;随着内摩擦角φ的增大塑性区范围随之减小,但影响较小。     

结构面按薄层单元模拟的三峡左厂3#坝段安全系数研究

按照结构面的真实产状和面积，建立了包含4l条长大结构面和5条断层的三维有限元模型。研究了三峡工程左厂3^#坝段的深层抗滑稳定问题以及厂房的破坏模式，建议了一个实用的基于三维有限元计算结果的坝基强度储备安全系数的综合判断准则。根据计算结果，建议3^#坝段的储备安全系数为3．5左右。计算结果表明，厂房是安全的。     

富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律研究

为了研究富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律,以袁大滩煤矿主斜井为研究背景,从理论分析、现场实测和数值模拟三方面研究了富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律。给出了单根冻结管条件下斜井冻结壁温度场分布数学模型,并根据场的叠加原理给出了多根冻结管下斜井冻结壁温度场分布数学模型|斜井冻结壁现场实测结果表明：距离冻结管越近,冻结壁降温速度越快,冻结锋面发展速度也越快,且埋深对冻结壁温度场的发展有一定影响,但影响较弱|对比斜井冻结壁温度场数值模拟结果和现场实测结果可知,冻结过程中斜井冻结壁温度变化趋势基本一致,各测点温度差值小于2℃,说明文章提出的斜井冻结壁温度场数值模拟分析是可靠有效的,能较好地反映冻结冻结壁随冻结时间发展的一般规律。     

单轴压缩岩石蠕变损伤扩展细观机理CT实时试验

采用作者研制的CT(computerized tomography)机专用三轴加载试验设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石蠕变细观损伤演化CT实时试验。得到了岩石蠕变损伤演化全过程中从裂纹萌生、伸长、增宽、分叉、断裂到破坏等各个阶段清晰的CT图象。从CT数和CT图象的变化规律出发，对岩石蠕变损伤三阶段的扩展细观机制进行了分析，完成了裂纹宽度、长度随时间发展的变化规律的定量研究，给出了岩石蠕变细观损伤演化的初步规律。建议用CT数下降速度的概念来判断岩石蠕变损伤第3阶段的门槛值。试验结果表明，单轴压缩岩石蠕变CT试验的结果令人满意，CT机专用三轴加载设备的研制是成功的，这为岩石蠕变细观试验提供了一个创新的试验手段。     

孤岛面顺槽顶板走向爆破效果微震监测技术研究

针对陕西某矿4206孤岛工作面在回采过程矿压显现剧烈、工作面支架压力大以及煤柱片帮严重的现象,采用理论方法并结合现场实际情况进行了顺槽顶板走向松动爆破设计,提出了对受二次动压的顺槽在采空侧进行卸压,对于非二次动压顺槽在实体煤侧卸压的卸压方案。通过微震监测系统的监测指标,对卸压前后的顶板走向爆破效果进行了分析对比。结果表明：爆破后地压事件发生频率降低,平均地压事件数由190.05次/d,降低为170.5次/d。爆破后微震能量降低,平均微震能量由1.69×10⁶ J/d,降低为9.32×10⁵ J/d。顶板走向爆破卸压后地压事件频率和能量释放下降显著,取得了较好的卸压效果。验证了卸压方案的有效性,降低了顺槽受动载扰动的影响。