综放开采上覆岩层运动规律相似材料模拟分析

以义马耿村矿二3煤放顶煤开采条件为基础，应用相似材料模拟方法，研究了开采后上覆岩层运动的过程、变化及特点，探讨了上覆岩层运动的规律；根据模拟结果，分析了开采范围内支承压力峰值的变化及对顶煤破碎的影响。     

煤系地层岩石试验的破坏类型及其实用的强度理论

通过对几个矿区煤系地层岩样的实验,对压缩破坏形态获得规律性的认识,从而提出了各种岩石的强度条件.     

饱水时间对千秋煤矿2~#煤层冲击倾向性指标的影响

为分析饱水时间对煤体的力学性质与冲击倾向性指标的影响,对千秋煤矿2#煤层自然和饱水7~28 d处理后煤样,在RMT–150B岩石力学试验系统进行冲击倾向性指标测定。结果表明:在自然与饱水状态下,煤样的抗压强度与弹性模量、峰前积蓄能量和冲击能量指数均成正相关。饱水煤样的抗压强度、弹性模量、冲击能量指数以及峰前积蓄能量均有不同程度降低。饱水7~10 d后煤的力学性质和冲击倾向性指标变化显著,而后有所减缓。在自然含水状态下,2#煤层属于中等冲击类(II类),饱水7~28 d后2#煤层的冲击倾向性指标有较大降低,由中等冲击类变为弱冲击类(弱II类);建议千秋煤矿采煤工作面注水超前时间7~10 d,超前距离约30 m为宜。     

岩石试样围压下直接拉伸试验

圆盘试样巴西劈裂是在拉压应力联合作用下破裂的,Griffith准则认为压应力小于3倍抗拉强度则对岩石拉伸破坏没有影响,这些问题都需要直接的试验验证.在50 mm×100mm试样两端粘结80 mm的拉头,置入液压缸中施加围压,拉头承受轴向载荷引起岩样拉伸;同时利用伺服试验机对拉头施加轴向压缩载荷,平衡其承受的部分拉伸载荷.通过改变轴向压缩载荷的数值,就可以得到不同围压下岩样的拉伸强度.尽管试验结果具有相当的离散性,但完全可以确认岩样拉伸强度随围压增大而减小,巴西劈裂强度低于岩石单向拉伸强度.岩石在压拉应力作用下发生的拉伸破坏可以利用应力之间的线性关系描述.     

狭小场地烟囱的爆破拆除

介绍了在狭小场地条件下，烟道口背离烟囱倾倒方向的定向爆破拆除方法．     

平台巴西圆盘劈裂和岩石抗拉强度的试验研究

在巴西圆盘试样中引进平台作为加载面,可以改善加载处的应力状态。利用有限元计算平台巴西圆盘均匀位移压缩时,随着平台中心角的增大,圆盘中心的拉应力降低,压、拉应力比增大,应用Griffith准则能否确定岩石的抗拉强度以及应该如何选择平台中心角需要研究。对花岗岩、砂岩、石灰岩和辉绿岩,以中心角20°～90°的平台巴西圆盘进行劈裂试验,圆盘不是沿中心线破坏,且抗拉强度随平台中心角增大而增大。原因有两个,一是Griffith准则过高地估计了抗拉强度,二是试验机压头与平台之间存在摩擦。垫入0.5mm厚聚四氟乙烯薄片可使平台圆盘沿中心线破裂,但垫片侧向变形大于岩石,平台受到指向外侧的摩擦力,使得圆盘强度随中心角的增大而降低。单轴压缩强度高达240MPa的花岗岩,其劈裂强度(13MPa)与平台圆盘的劈裂强度相当,其余3种岩石完整圆盘的劈裂强度明显偏低,说明集中载荷造成的影响不容忽视。综合考虑摩擦效应和平台加工质量的影响,圆盘中心角以20°～30°为宜。     

大理岩颗粒及试样尺寸对冲击倾向影响的试验研究

试样的冲击倾向是反映岩石发生冲击地压难易程度的重要参数。对4种不同颗粒和5种长径比的大理岩试样进行了单轴压缩试验，通过分析应力．应变全程曲线发现，大理岩冲击倾向指标Et/ER随矿物颗粒的增大而逐渐增大，随试样长径比的增大却逐渐减小，这种趋势随颗粒和长径比的变化而逐渐变缓，不同颗粒的大理岩表现程度有所不同。大理岩强度随试样长径比的增大逐渐减小，试样强度与颗粒的关系比较复杂，没有明显的规律。     

岩石的非均质性与杨氏模量的确定方法

岩样杨氏模量的数值依赖于确定方法，通常离散性很大。岩层钻孔取芯时岩样会因三轴伸长作用产生分布裂隙，在单轴压缩初期产生闭合、滑移，使应力-应变曲线下凸。因此，从原点计算的割线模量不能反映实际岩体的变形特征。平均模量是应力-应变曲线中近似直线部分的斜率，受试验条件的影响较小，表示了应力与应变的变化关系，但其计算方法不够明确。建议使用最大割线模量，应力差为岩样强度一半的所有割线模量的最大值。此外，从岩层钻孔取得的岩样具有串联特征，应采用其杨氏模量的调和平均值表示岩体的变形特征。该值可以反映岩层局部的软弱结构对整体变形的控制作用。     

大理岩试样的长度对单轴压缩试验的影响

相同直径试样的单轴压缩强度随长度的减小而增加，而使用柔性垫片强度则随长度的减小而减小，表明试验机压头与试样端面之间存在摩擦，其影响程度随岩性而变化。2块粒径为0．5～1mm的细品大理岩，试样长度对强度的影响相同，长径比为1时强度是标准长度试样的130％，长径比为0．6时增大到150％以上。但两者的强度、杨氏模量不同，且强度较高者存在圆锥破裂面，强度较低者呈平面剪切破裂，破坏形式都与试样长度无关。粒径为5mm的粗晶大理岩，试样强度随长度变化不很明显，长径比小于2．5的试样的峰后应力降低过程大体相似。这与裂纹扩展受晶粒影响较大、缺少明显的主控破裂面有关。利用厚度为0．5mm的聚四氟乙烯垫片(使用前预压两次)，直径为50mm、长度小于50mm的试样也能得到标准试样的单轴压缩强度。不过，试样长度减小时端面质量对强度和杨氏模量的影响增大。     

考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型研究

基于岩石的应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,考虑微元体破坏及弹性模量与尺寸之间的非线性关系,建立了单轴压缩下考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型。然后采用伺服试验机对不同尺寸大理岩石进行了单轴压缩试验研究,得到了不同尺寸大理岩样试验结果;讨论了材料力学参数与尺寸之间的关系,给出了考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型参数。预测的不同尺寸岩石理论曲线和试验结果相比较,显示了所建模型的合理性。最后探讨了岩石尺寸对损伤特性的演化规律。