古金高速三合头大桥工程地质评价与物探成果分析

古金高速三合头大桥跨越深切河谷,桥址区内岩溶、崩塌落石等不良地质发育。根据场地地质环境和桥梁基础的受力特点,评价场地稳定性及斜坡稳定性,采用瞬变电磁法开展物探工作,并与钻探情况进行对照分析。结论是:拟建桥位区新构造运动不活跃,为区域地质构造较稳定地区;场地内两岸地表第四系松散层厚度差异大;基岩节理裂隙发育,局部裂隙面张开较大;桥位区可溶岩岩层为岩溶中等发育;对岩体完整性进行对应分析,可作为最终岩体完整性判识的参考依据之一。

某高速公路路堑边坡滑坡体特征与稳定性分析

德都高速公路路堑边坡开挖后挡土墙基础施工时发生变形、垮塌,危及在建高速公路的建设进度,同时致使后缘附近省道S106半幅断道。综合采用地质调查与现场勘探方法,对该滑坡变形特征与稳定性进行了分析。结果显示,滑坡为土质滑坡,前缘因为开挖形成临空面,土体产生拉裂变形,滑带为含砾黏土与灰黑色黏土交界处附近的饱水带。进行相关土工试验及反算获得岩土体强度参数,分别计算天然、暴雨及地震工况下滑坡体的推力,推荐使用暴雨工况下的安全系数进行相关设计,为类似工程提供依据。

河道污泥用于高水充填材料掺杂改性的试验研究

高水充填材料广泛用于采空区充填和巷旁支护等岩土工程领域。将河道污泥预处理后进行高水充填材料掺杂改性试验,有利于消纳污泥废弃物、降低充填成本。论文通过试验研究表明掺入污泥使高水充填材料的初凝时间增加、结石体容重增加;结石体标准抗压强度随污泥掺入量的增加呈线性降低趋势;掺污泥高水充填材料能更好地发挥材料的早期强度及长期强度特性;当污泥掺量达到50%时依然满足高水填充材料对初凝时间和抗压强度的工程要求,具有实际应用价值。

掺污泥改性高水材料典型加载方式下的变形特征和力学响应

高水材料的掺杂改性有利于改善其物理力学性能、消纳废弃资源及降低经济成本,近年来成为采空区充填等领域的研究热点。针对典型加载方式下掺杂改性高水材料的变形特征及力学响应进行分析,结果表明:掺污泥改性高水材料在常规单轴加载试验和分级循环加卸载试验中受剪切破坏与劈裂破坏共同作用,慢速单轴加载试验中试样主要受剪切破坏作用;不同加载方式下,试样的压缩过程与普通岩石压缩过程相似,均可分解为五个阶段的组合:压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段以及稳定阶段;与常规单轴压缩方式相比,慢速单轴加载方式与分级循环加卸载方式均会使得掺污泥改性高水材料抗压强度降低;增大加载速度会使掺污泥改性高水材料产生更高的弹性模量值,同时循环加卸载方式也具有提高掺污泥改性高水材料弹性模量的作用。

Mohr-Coulomb准则在采场围岩稳定性分析中的应用

采场围岩的稳定性直接关系到矿井的安全生产,因此对采场围岩稳定性的分析显得尤为重要。结合岩石质量指标(RQD)分类、Q分类、RMR分类、岩体结构分类和数值模拟等几种常用的围岩稳定性分析方法,并借助Mohr-Coulomb强度准则,得到一种利用围岩节理面倾角β和岩体内摩擦角φ_j之间的关系来分析围岩稳定性的方法,该方法是一种较为简洁方便的定量分析方法。

近水平坚硬顶板特厚煤层开采失稳规律研究

在特厚煤层与厚层坚硬顶板共同作用下,采煤工作面顶板来压的强度较普通采场更为剧烈,矿压显现的规律也更为复杂。以同煤某工作面为研究对象,分别运用室内实验与数值模拟相结合的手段对该工作面厚硬顶板的破裂结构特征、应力特征和塑性区分布特征展开研究。结果表明:厚硬顶板的支撑作用对整个采场结构的稳定起到了决定性的作用;裂隙场的高度达到91 m左右;充分采动后,覆岩的前后坍塌角度分别为64°与68°;采动剧烈区与采动影响区分布在工作面前方12~22 m与22~100 m处,且坚硬顶板失稳破断时,采场塑性区向上扩展的角度大致相同。采场最终形成的塑性区类似梯形,覆岩的剪切破坏明显,且主要集中在覆岩的右侧区域。

Hoke-Brown准则在采场底板极限承载力分析中的应用

Hoke-Brown强度准则能准确描述岩体和岩石的破坏特征,广泛应用于岩土工程领域。借助经典的滑移线场理论,以Hoke-Brown准则为基础,建立近水平煤层采场底板力学模型,推导均质岩基底板的极限承载力公式,并与基于Mohr-Coulomb强度准则的极限承载力计算方法进行对比。对比分析表明,该方法能较准确地得出采场岩基底板的极限承载力,为估算底板岩层破坏深度提供参考依据。

聚丙烯纤维高水材料力学性能的试验研究

在充填开采中,高水材料作为一种新型的充填材料,近年来得到广泛应用。但纯高水材料充填体在受压后往往裂隙较多,导致其受压后的强度不高,强度保持不稳定。利用聚丙烯纤维对高水材料进行掺杂,借助ETM力学试验系统,对掺杂聚丙烯纤维后的高水材料的破坏过程、压缩强度和变形特性等进行测试研究。结果表明:聚丙烯纤维的长度和掺量对高水材料试样的强度均有影响;聚丙烯纤维几乎不会改变高水材料的破坏形式和应力—应变曲线的形状,掺杂试样依然是"X"型剪切—劈裂破坏;纤维的掺入使得试样的峰后力学性能表现增强,掺杂纤维试样的残余强度占峰值强度的65%~84%;聚丙烯纤维的阻裂效应使得高水材料具有更好的完整性和连续性,聚丙烯纤维对高水材料有补强效应,适合作为采空区高水材料充填体的补充材料。

电厂炉渣改性高水材料的强度特征与破坏形式

高水材料广泛应用于矿山充填和巷旁支护,对高水材料进行掺杂改性有利于改善其力学特性、回收利用电厂炉渣等工业固体废弃物以及降低矿山充填的经济成本。为研究电厂炉渣掺量对高水材料力学性能的影响规律,对掺电厂炉渣高水材料进行单轴压缩试验。结果表明:养护龄期为7 d时,掺10. 0%电厂炉渣高水材料的单轴抗压强度与纯高水材料相差不大;但残余强度高于纯高水材料,充分发挥了高水材料在破坏之后的残余承载能力。当电厂炉渣的掺量在0～10. 0%时,材料的4、7、14 d强度虽不能达到纯高水材料的水平;但其整体降幅很小,且其28 d强度高于纯高水材料。高水材料在受力过程中产生的裂缝为平行于受力方向的张性裂缝,材料最终的破坏形式为劈裂破坏。

龙口油页岩及其半焦的基本物理力学性质对比试验研究

采用筛分试验、吸水试验和点荷载试验等,系统研究了山东龙口油页岩及其半焦的基本物理力学特性,测定了油页岩原矿及其半焦的粒径分布、表观密度、堆积密度、比表面积、吸水率和点荷载强度等基本物理力学参数。结果表明:粒径小于20 mm时,油页岩半焦的破碎颗粒比原矿多;油页岩半焦比原矿质量轻,易破碎,且孔隙率和吸水率高;油页岩原矿和半焦的平均点荷载强度分别为1.15,0.71 MPa。研究结果为油页岩半焦的资源化综合利用相关科学研究提供参考。

粉煤灰改性高水材料力学性能试验研究及机理分析

为解决矿山高水充填材料成本较高、粉煤灰等工业废料大量剩余造成资源浪费、环境污染等问题,借助微机控制电子万能试验机（ETM）力学试验系统、扫描电镜扫描装置和X射线衍射分析仪,研究粉煤灰掺量对高水材料物理力学性能的影响规律,并通过物相和微观结构分析探讨其影响机理.结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,高水材料的凝结时间逐渐延长,含水率逐渐降低,容重基本不变;掺杂粉煤灰前后高水材料均是一种弹塑性材料,其变形破坏过程可以分为孔隙压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;高水材料的峰值强度、弹性模量和变形模量均随粉煤灰掺量的增加略有降低,残余强度却有所提高;综合考虑高水材料的强度、模量和成本,粉煤灰掺量a为15%是最优掺量,此时峰值强度、弹性模量和变形模量仅分别降低了25%、8.6%和10%,残余强度却提高了50%.物相和微观形貌分析结果表明：粉煤灰的掺量影响了β-C2S的水化进程,导致钙矾石生成量减少,其他水化产物生成量增多,进而破坏了钙矾石结构的整体性和均匀性,最终降低了高水材料的抗压强度.