岩体结构面剪切强度模型研究进展

结构面剪切强度是结构面最主要的力学性质。近半个世纪以来,相关领域学者对结构面剪切强度模型进行了深入研究,取得了丰硕成果。首先,系统地总结了结构面剪切强度模型研究现状,并介绍了各剪切强度模型的特点。然后从剪切强度的本质特征、实用性、研究热点对模型进行了分析评价。最后分析认为:①在结构面剪切强度影响因素中,形貌特征最为复杂、定量化最为困难,特别是在各向异性表征方面仍需做大量研究工作;②结构面形貌各向异性和尺寸效应表征参数的合理性需力学试验来验证,3D打印技术的应用,可有效解决岩体结构面不可重复试验的困难,有望在结构面各向异性、尺寸效应的室内试验研究方面取得突破性进展;③结构面剪切强度的各向异性和尺寸效应特征应进行统一辩证的研究,只有这样,获得的模型才能有助于准确估算工程岩体剪切强度。     

岩石CT断层序列图像裂纹三维重建的实现

利用大津阈值法(OSTU法)对微观岩石CT断层图像中的裂隙和孔隙图像进行了分割,得到了二维CT断层图像中孔隙和裂隙分布。在此基础上,利用Marching Cube算法进行了连续CT断层图像的三维重建,实现了岩石加载试验中裂纹萌生阶段的裂纹分布的可视化。对比二维分割图像和三维重建图像,结果表明,三维重建图像能克服二维分割图像只能从片面上反映岩体裂纹分布的局限性,因而能更加直观、真实、准确地反映岩石加载试验过程中裂纹在空间的分布情况。     

基于VC++岩石CT图像的分形研究

借助VC＋＋数字图像处理技术提取岩石CT图像中的重要信息特征,并结合分形理论中的信息维数对岩石断裂破坏过程中的微缺陷进行了量化表达。同时,探讨了岩石在断裂破碎过程中分形维数的变化规律。     

相对法向力下结构面峰值剪切力学性质研究

法向力的大小对岩体结构面剪切强度有重要影响,然而对法向力大小的划分还没有一个明确的界限。鉴于此,将法向力与单轴抗压强度的比值定义为一个衡量法向力相对大小的系数,应用PFC2D模拟不同粗糙度下相对法向力结构面剪切试验。结果显示,试验结果与三线段剪切强度理论基本吻合;当相对法向力小于0.06时,抗剪强度增长速率最大,随着相对法向力的增大,抗剪强度增长速率快速减小;当相对法向力在0.06～0.5之间时,抗剪强度增长速率的减小趋势变缓;当相对法向力大于0.5时,抗剪强度增长速率基本平稳。基于三线段剪切强度理论,利用中等法向应力下的抗剪强度公式,得到了剪切作用下黏聚力强化指数和爬坡角弱化指数,通过对比不同材料试件的这两个指数的变化趋势,验证了法向力上下限划分的合理性。     

深部软岩巷道变形破坏监测分析

为了研究受断层影响的深部软岩巷道变形破坏特征,探求其最佳二次支护时间,以石嘴山一矿38采区+600 m轨道巷为研究对象,采用"双十字"法对38采区+600 m轨道巷的变形进行监测,综合巷道围岩特征、层状岩层破坏机理,应用ORIGIN科技绘图软件进行数据分析,得出深部软岩巷道变形及围岩压力不对称、变形量大、初期变形速率大、变形时间长的特征,研究结果明掘巷100～150 m后进行二次支护更有利于巷道的稳定.     

不同粗糙度单裂隙渗流规律研究

为了研究裂隙岩体的渗流规律,将岩体中的裂隙网络简化为单裂隙,依据Barton提出的10条JRC标准轮廓曲线,采用3D打印技术制备出含10级粗糙度(JRC=1～20)的单裂隙水泥试件,对其进行单裂隙渗流试验,研究不同粗糙度单裂隙岩体在不同围压、水压情况下的渗流规律.研究结果表明:岩体单裂隙渗流过程中,当水压和围压恒定时,...     

边帮压煤在不同回采条件下边坡变形破坏及稳定性分析

因边坡存在典型失稳特性,边帮煤回采会进一步加剧边坡发生变形和失稳现象;采用FLAC^3D构造边坡结构模型对边帮煤在不同回采状况下边坡变形破坏及稳定性进行分析预判。结果表明：不同回采条件,边坡内部岩体塑性区扩展形态和范围不同,对边坡平盘所形成的扰动破坏也不相同;逆坡和顺坡回采相比,在回采长度及边坡稳定性方面都比顺坡回采差,顺坡回采在一定程度上可以保证边坡的稳定性,虽存在局部滑移现象,但整体稳定性较好,逆坡回采边坡存在失稳现象;上煤层回采边坡存在局部失稳现象,整体稳定性较好,下煤层回采塑性区远离边坡平盘,稳定性比上煤层回采更优;由此可以得出边坡稳定性和回采深度有关,回采深度越大边坡稳定性越好。     

外荷载下青砂岩声发射特征及损伤演化规律

为分析青砂岩（QSY）在外荷载下的声发射特征及损伤演化规律,在声发射基础上,根据岩石损伤演化的自组织性、丛集行为及幂律分布特性,结合砂岩结构特征、分形理论和Weibull分布函数,建立了青砂岩损伤二维元胞模型。结果表明：青砂岩试样在荷载后期的塑性变形阶段轴向应力曲线发生线性突变是试样发生破坏的最终结果,破坏值为48.5 MPa,该阶段因微裂隙贯通形成大裂隙,存在事件率缺失现象,该现象为试样破坏前兆特征,破坏方式主要为单斜面和双斜面剪切破坏,形成剪切裂纹;试样受载损伤的3个阶段与AE信号表现特征存在类同,在损伤萌生阶段试样因受矿山生产影响内部存在微缺陷,在此阶段形成损伤演化现象,但间隔损伤值为0.41,未达到所建立元胞模型的不稳定损伤值（0.43）,未发生破坏;随着损伤值增大至0.599时（大于0.43）,试样发生失稳破坏,损伤值快速增长至1。根据岩石损伤演化相关规律和理论建立的二维元胞模型,能够反映青砂岩在外荷载下受力破坏过程和损伤演化规律,为相关研究提供参考和借鉴。     

相空间重构理论在基坑位移预测中的应用

针对目前各种基坑位移预测模型所存在的缺点,基于基坑具有的混沌特性,提出运用相空间重构理论来预测基坑位移预测.工程实例应用结果表明,相空间重构理论应用于基坑位移预测是可行的,并具有较好的预测精度.     

石门底鼓的锚网-喷混凝土-U型钢联合支护研究

针对刘园子煤矿+1 100 m水平轨道石门剧烈底鼓问题进行探查,结果表明,石门位于硬顶软底的围岩环境中。运用FLAC~(3D)模拟了石门分别采用锚网+喷浇筑混凝土+36U型钢联合支护和锚网+喷浇筑混凝土+36U型钢圆棚联合支护时的围岩应力、塑性区及位移量,模拟结果显示,后者底鼓量与前者相比减少了57%,现场实施效果表明,石门采用锚网+喷浇筑混凝土+36U型钢圆棚联合支护能有效控制底鼓,这一研究成果可为硬顶软底围岩石门底鼓控制提供可靠的方法。