不同加载速率下煤单轴抗压强度测试与冲击倾向性影响分析

针对冲击倾向性测试中煤样单轴抗压强度数据随加载速率变化和离散性问题,以内蒙古鄂托克前旗长城六号煤矿3号煤为研究背景,通过设置0.50、0.75、1.00 MPa/s三种不同加载速率进行煤样标准件的分组测试。测试结果表明,3种不同加载速率测试得到煤的单轴抗压强度测试值均存在离散性;加载速率与单轴抗压强度测试值无明显线性关系;在舍去每组离散性较大的最大值和最小值后,再次计算在不同加载速率条件下煤单轴抗压强度的平均值和标准差,可以得到离散性相对较小的测试值;煤样单轴抗压强度测试值与加载速率无明显比例关系,加载速率的变化可导致同煤层冲击倾向性等级的变化。

人工冻结淤泥质黏土单轴抗压强度试验研究

为研究淤泥质黏土在冻结情况下的力学性能,本文取用上海地区第(4)土层淤泥质黏土重塑后进行单轴抗压强度试验,得到其在不同冻结温度情况下的单轴抗压强度以及弹性模量。研究表明,冻结的淤泥质黏土在受压后主要破坏的是冻土表面,且冻土的单轴抗压强度与弹性模量都与冻结温度呈现很好的线性相关性,随负温的增大而增大。

矿石单轴抗压强度试验分析

矿石单轴抗压强度试验是矿石力学领域中最常用的试验方法之一,用于测定矿石在单轴压缩状态下的抗压强度。本文通过对矿石单轴抗压强度试验的分析,探讨了试验的目的、意义和步骤以及试验中涉及的控制因素。通过综合应用这些分析,可以得出矿石的单轴抗压强度参数和特性,为工程的设计和实施提供可靠的依据。这对于确保工程安全、优化工程方案和保障工程质量具有重要意义。

数字钻探随钻参数与岩石单轴抗压强度关系

针对常规的现场岩石单轴抗压强度测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试岩石单轴抗压强度的方法。根据岩石钻进过程中的受力特点,基于能量分析法,推导了岩石单位切削能与随钻参数的关系式。同时,基于自主研发的多功能岩石钻探测试系统,开展了砂岩及不同强度砂浆试件等完整岩石的数字钻探试验,通过试验结果分析,建立了随钻参数与岩石单轴抗压强度的定量关系模型(DP-UCS模型),并对其进行了验证,结果表明:DP-UCS模型预测的单轴抗压强度与单轴压缩试验测定的单轴抗压强度的差异率平均值小于10%,证明了该模型的有效性。

沉积岩单轴抗压强度与弹性模量关系研究

岩石单轴抗压强度和弹性模量之间存在有模糊的正相关性。作者的研究工作力图使两个指标间以往较为模糊的关系变得明确,并以此估算取值较为困难的弹性模量值。在岩石结构、构造特征研究的基础上,统计、整理了不同结构、构造特征的300余个沉积岩岩石试件的测试结果。从统计结果可见,随着结构、构造分类的细化,沉积岩单轴抗压强度与弹性模量之间的相关性也随之提高。表明在对岩石的力学指标间的相关性进行研究时,不应将岩石试件视为均质材料,而应按照其结构、构造的不同分类归纳整理。以分类统计结果为依据,建立了10个针对不同结构构造分类的沉积岩单轴抗压强度与弹性模量间的相关关系。相较以往的类似研究成果,文中所建立的关系式更加合理。而且,在缺乏必要的试验条件,或是初步应用时,所建立的这些关系式还可用于通过抗压强度对弹性模量的估算。

含水量对冻结含盐粉土单轴抗压强度影响的试验研究

采用取自甘肃省白银市平川区黄河岸边的天然盐渍土,用蒸馏水洗去土中的盐分,配制成NaCl/Na2SO4含量为1.5%,含水量不同的试样,研究了冻结条件下含水量对冻结含盐粉土单轴抗压强度、破坏应变的影响.结果表明:当含水量较小时,随着含水量的增加,冰的胶结作用增强,并与土颗粒、盐晶体一起承受荷载,冻结含盐土的单轴抗压强度不断增大;当含水量超过某一值时,试样更多地呈现出冰的性质,而冰的强度远远小于矿物颗粒的强度,单轴抗压强度随含水量的增加而减小.随着含水量的变化,含盐土的破坏应变与单轴抗压强度有相似的变化规律.

饱和冻结黏土在常应变率下的单轴抗压强度

冻土作为一种复杂的多相介质,其强度受多方面因素的影响。通过三种不同干密度饱和冻结黏土在常应变率下的单轴抗压强度试验,得出了饱和冻结黏土的单轴抗压强度受温度、应变率、破坏时间及干密度等因素的影响规律,并分别建立了以温度、应变率(或破坏时间)及干密度为变量的强度预报方程。

冻土单轴抗压强度影响因素的试验研究

新疆地区是我国典型的咸寒区,渠基土在冬季的冻结引起了输水渠道衬砌的破坏.为了解冻结状态下渠基土的物理力学特性,在常应变率条件下对新疆北疆季节性冻土区的含硫酸钠渠基土进行了多种条件下的单轴抗压强度试验.结果表明:单轴抗压强度随温度的降低线性增加;单轴抗压强度随干密度的增加而增大,二者之间具有较好的幂函数关系.与氯化钠盐渍土不同,硫酸盐渍土的单轴抗压强度随着硫酸钠含量的升高而增大,并且呈现近似线性增加的特性.

基于数字钻探和支持向量机预测岩体单轴抗压强度的方法

针对常规的现场岩体单轴抗压强度(UCS)测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试技术预测岩体UCS的方法。利用自主研发的岩体数字钻探测试系统,开展了不同强度岩石试件的数字钻探试验和单轴压缩试验,基于支持向量机(SVM)建立了随钻参数与UCS的关系模型。作为模型输入参量的随钻参数,包括由传感器测定的钻进速率、转速、扭矩、推进力,也包括通过能量分析推导的岩石单位切削能ηc。结果显示,验证集中关系模型预测的UCS和单轴压缩试验测得的UCS相近,拟合优度R2为0.977,平均绝对误差MAE为3.037 MPa,表明基于SVM方法建立的随钻参数与UCS关系模型,在岩体UCS预测方面取得了较好的效果;同时表明数字钻探测试技术可实现对岩体UCS的有效预测。

淮南矿区11–2煤顶板岩石单轴抗压强度预测模型构建

为了探寻煤系地层泥岩和砂岩类单轴抗压强度和弹性模量间的关系,对顾北煤矿11–2煤顶板岩石进行室内单轴压缩试验,得到120组数据。采用SPSS19.0专业数理统计软件,以单轴抗压强度为因变量、弹性模量为自变量,分别建立线性函数、对数函数、二次函数、三次函数、指数函数和幂函数6种回归模型。经回归方程显著性检验、回归系数显著性检验、回归方程拟合优度、D-W检验、共线性检验和回归方程残差正态性、随机性检验,获得预测岩石单轴抗压强度的一元二次非线性回归预测模型。应用该模型对淮南矿区张集煤矿和潘二煤矿11–2煤顶板岩石单轴抗压强度进行预测与验证,结果表明预测值与试验值相符,该非线性回归预测模型可用于同一煤系地层岩石力学参数的预测。

用岩石点荷载指标确定其单轴抗压强度的试验研究

对某矿山安山岩进行了现场点荷载试验,经概率分析得到了点荷载指标服从正态分布的结论,进而通过单轴压缩试验确定了安山岩点荷载指标和单轴抗压强度之间的定量关系及其置信区间。结果分析表明,只要严格按照规范选取试件,工程现场点荷载试验结果能够满足一般工程设计的要求。

冻融循环作用下板岩弹性参数及单轴抗压强度研究

为揭示冻融循环作用对板岩弹性参数及单轴抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种层理倾角(?)、6种冻融循环次数的单轴压缩试验,对其5个弹性参数、单轴抗压强度及破坏类型的变化规律进行分析。试验结果表明:板岩弹性模量、剪切模量和单轴抗压强度随冻融循环次数增加呈指数下降趋势,泊松比随冻融循环次数增加呈线性增加趋势;板岩单轴抗压强度随层理倾角增加呈先减后增的变化趋势;冻融循环作用下板岩破坏类型有3种:当0°≤?≤26.6°时,沿与竖直轴线呈一定角度方向发生剪切破坏;当26.6°≤?≤83.0°时,沿层理面发生剪切破坏;当83.0°≤?≤90°时,沿垂直方向发生劈裂破坏。在Jaeger单弱面理论的基础上,建立了以冻融循环次数和层理倾角为控制变量的板岩单轴抗压强度预测模型,并通过试验数据验证了模型的合理性,表明该模型能较好地描述冻融循环次数和层理倾角对冻融板岩单轴抗压强度的影响。

饱和冻结粉土在常应变率下的单轴抗压强度

在常应变率下对饱和冻结兰州粉土(黄土)进行了单轴抗压强度试验。通过对试验资料的分析,得出如下规律:(1) 抗压强度对温度十分敏感,它随着温度降低以幂函数的形式增加。(2) 在一定应变率范围内抗压强度对应变率变化反应也比较敏感,它以幂函数的形式随着应变率的增加而增加。(3) 在一定破坏时间范围内抗压强度随着破坏时间的增长同样以幂函数规律减小。(4) 在应变率及温度相同条件下,干容重大的粉土抗压强度高于干容重小的粉土抗压强度,二者的差异程度主要受应变率的影响。

岩石点荷载强度与单轴抗压强度线性关系试验

针对目前岩石点荷载试验大部分采用规则试件进行,试件加工制作及试验的过程繁琐、成本高的问题,通过自制点荷载试验仪以及RMT-150B岩石力学伺服试验机,对煤矿顶底板常见岩性进行不规则岩石试件点荷载试验和规则岩石试件单轴抗压试验。试验结果表明:不规则岩石点荷载强度基本上满足正态分布规律,同时,点荷载破坏载荷与破坏面积之间呈线性关系,不同载荷破坏面积对点荷载试验中的尺寸、形状效应基本上没有太大的影响。通过分析点荷载强度与单轴抗压强度两者间的关系,得出通过点荷载强度确定单轴抗压强度的经验公式。

三种典型岩石单轴抗压强度的尺寸效应试验研究

尺寸效应是岩石力学领域研究的难点与热点。本文利用自主研发的大尺寸刚性试验机,开展了最大样品尺寸为400 mm×400 mm×800 mm大理岩、闪长岩和凝灰岩的单轴抗压强度试验,从等高宽比条件下岩石强度的尺寸效应和不同高宽比条件下岩石强度变化两个方面开展了岩石强度尺寸效应研究,结果表明:相同高宽比条件下,岩石强度随样品尺寸的增大呈对数形式减小,且逐渐趋于定值;不同高宽比情况,岩石长宽为200 mm×200 mm,高度分别为200 mm,400 mm,600 mm和800 mm,岩石单轴抗压强度随高宽比的增加表现出先减小后增大的变化规律,对应的破坏形式表现为复杂劈裂、劈裂和剪切破坏。本文试验结果为丰富岩石尺寸效应研究提供了基础数据,同时对实际工程中岩体强度尺寸效应的修正具有一定参考价值。

上海冻结软土的单轴抗压强度试验

对两种典型的上海饱和冻结软土进行单轴无侧限抗压强度试验,在温度为-20,-10,-5℃和加载速率为1×10-3,3×10-4,5×10-5s-1的条件下,共进行了2组18个土样的试验.通过对试验数据的分析,得出饱和冻结软土的单轴抗压强度受温度、应变速率、含水量及干密度等因素的影响规律:(1)抗压强度随应变速率的增加以幂函数的形式增大;(2)抗压强度随温度的降低线性增大;(3)在相同的应变速率及温度条件下,含水量越大,冻结软土的抗压强度越大,干密度越大,抗压强度越小,得出抗压强度与温度、应变速率关系的幂函数模型参数;(4)弹性模量随加载速率对数的增加呈幂函数形式增加,随温度的升高线性降低.

水泥土单轴抗压强度与波速关系试验研究

介绍了水泥土抗压强度的声波探测技术 ,研究分析了水泥土单轴抗压强度与纵波速度、横波速度的关系 ,并对试验结果进行了回归分析。试验结果表明 ,用声波技术对水泥土的质量进行检测是切实可行的 ;水泥土的单轴抗压强度与纵波速度、横波速度之间确实存在相关关系 ;水泥土的单轴抗压强度越高 ;波速越高 ;单轴抗压强度为波速的函数 。

基于切削理论的数字钻探参数与岩石单轴抗压强度关系研究

为实现岩石力学参数的现场实时测试,利用数字钻探技术准确获取岩石单轴抗压强度,考虑钻进过程中岩石碎屑对切削荷载的影响,建立基于岩石碎屑区的切削力学模型。基于该模型得到数字钻探参数与碎屑区边界压力(碎屑压力)的关系式,结合数字钻探试验结果建立数字钻探参数与岩石单轴抗压强度关系模型(DP-σ_(c)模型),将该模型应用于岩石单轴抗压强度的随钻测试,并验证基于DP-σ_(c)模型实时获取岩石单轴抗压强度的有效性。研究结果表明:通过随钻测试反演得到的岩石单轴抗压强度与室内单轴压缩试验结果差异率平均值小于5%,建立的DP-σ_(c)模型应用于岩石单轴抗压强度的随钻测试是合理、有效的。

滑移型裂纹模型在研究岩石动态单轴抗压强度中的应用

基于滑移型裂纹模型 ,研究了花岗岩在应变速率为 10 -4 ～ 10 0 s-1的单轴抗压强度与应变速率的关系。结果表明 ,花岗岩的抗压强度随应变速率的增加而增加 ,模型结果与实验结果吻合较好。在动荷载作用下 ,裂纹的扩展速率和岩石断裂韧度的率相关特性 。

基于岩石地质本质性的碳酸盐岩单轴抗压强度预测

充分认识岩石的地质本质性是准确描述其物理力学特性的桥梁。岩石的地质本质性涵盖了岩石的物质性、结构性和赋存状态3个方面的内容。在综合考虑岩石上述3方面特征及其与单轴试验联系的基础上,以矿物组成、密度、纵波波速和含水状态为基本指标,采用回归和BP神经网络的方法对碳酸盐岩单轴抗压强度进行预测,并采用灰色关联分析法验证本研究所选用的预测基本指标的合理性。实例应用表明:本次采用的回归方法对该类岩石强度预测的最大误差为15.3%,BP神经网络方法预测的最大误差为8.5%。预测误差出现的原因为碳酸盐岩物质组成复杂,所选预测基本指标是实际情况的简化,同时泥灰质岩石所具有的膨胀性也导致实测和预测结果具有一定的差异。