充填采矿技术在煤炭开采中的应用

充填采矿技术作为常用的地下矿山开采方法,面临机械设备利用不足、充填成本高、充填质量低以及地表变形和坍塌等难点。为了解决这些难点,需建立合理的机械设备利用计划,采取成本控制措施,优化充填材料和工艺,加强对地表变形和坍塌的监测与预测。本文分析充填采矿技术优势,探讨充填采矿技术难点及应用措施。

基于数字图像处理的含缺陷混凝土破裂过程研究

混凝土破坏规律受其缺陷的影响,为了从细观尺度研究含缺陷混凝土破坏规律,基于数字图像处理技术表征混凝土骨料形状、大小及空间分布,运用RFPA2D-DIP软件构建混凝土真实细观模型并进行单轴压缩试验,研究了含不同缺陷混凝土的破坏规律。试验结果表明:相比完整试件,含缺陷试件强度更低,破坏过程应力跌落次数更多,其初始裂纹在预制裂隙及孔洞两端萌生,缺陷与新裂纹的贯通最终导致试件破坏;混凝土中同时存在孔洞和裂隙时,孔洞与裂隙相互影响并形成应力集中的岩桥区域,当孔洞直径不变时,随着裂隙长度增加,试件峰值强度下降,在同一裂隙长度下,随着孔洞直径增大,混凝土峰值强度降低。

基于数字图像处理的含分叉裂纹花岗岩破裂过程研究

为了从细观尺度研究含分叉裂纹花岗岩破裂过程,本文基于数字图像处理技术表征花岗岩真实细观结构,结合RFPA2D-DIP软件构建了含分叉裂纹花岗岩数值模型并进行单轴压缩试验,分析了含分叉裂纹花岗岩失稳破坏及裂纹演化规律。试验结果表明:含分叉裂纹花岗岩中,垂直于荷载施加方向的水平分叉裂纹滞后于其他分叉裂纹产生扩展裂纹;加载初始阶段分叉裂纹尖端应力集中,其初始裂纹在倾斜分叉裂纹尖端萌生,试件两端面与预制裂纹贯通导致试件破坏。

基于数字图像处理的混凝土内蕴裂纹扩展变形规律及破裂过程研究

基于数字图像处理技术和RFPA2D-DIP软件建立了含不同裂纹几何分布的混凝土真实细观结构的数值模型,模拟了单轴压缩作用下混凝土内蕴裂纹的扩展变形规律及破裂过程,研究了裂纹几何分布及细观非均匀性对混凝土力学结构效应的影响。结果表明:随着裂纹倾角增大,试样的峰值强度升高,翼裂纹长度变短,裂纹萌生位置不断向预制裂纹尖端靠近;随着裂纹长度增加,试样的峰值强度降低,裂纹倾角对材料强度的影响显著;预制裂纹长度对材料的破坏模式有一定影响,骨料对翼裂纹的萌生及扩展具有一定的阻碍作用;当15°≤α≤45°时裂纹萌生及扩展较易,当裂纹倾角为60°和75°时,翼裂纹很难萌生及扩展,在靠近峰值应力时裂纹突然萌生扩展,最终形成劈裂破坏,研究结果对混凝土失稳破坏机理的研究具有一定参考意义。

基于数字图像处理的含不同开度裂隙组合花岗岩破裂规律研究

为了研究不同开度裂隙组合花岗岩破裂规律,通过RFPA 2D-DIP数值模拟软件中的数字图像处理功能,建立含不同开度裂隙组合的花岗岩细观结构模型,进行单轴压缩数值试验,分析了模型的应力-应变曲线特征、峰值强度特征、裂纹扩展规律和声发射特征。结果表明:数字图像处理技术能够很好地表征花岗岩细观组分的非均匀性,所建立的模型更加真实可靠;不同开度裂隙组合模型的力学响应特征和破裂规律存在差异,随着开度增加,应力-应变曲线上升与跌落次数增加,峰值强度和声发射总次数降低,且由拉伸破坏向拉剪混合破坏转变;裂隙扩展存在开度阈值,当开度大于等于2 mm时,裂隙起裂并以翼型裂纹进行扩展;开度较大的裂隙扩展优先于开度较小裂隙,是决定破裂形态的主控裂隙。岩体工程失稳破坏是其中大小不一的裂隙起裂、扩展及贯通的结果,研究结果对探究岩石破裂规律具有一定的指导意义。

不同倾角内蕴裂纹页岩力学特性及破坏过程研究

采用真实破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,在考虑岩石非均质性和岩石渗流-应力-损伤破裂特性的基础上,对具有不同倾角预制裂纹的页岩力学特性、破坏模式、损伤特征进行模拟分析与讨论。结果表明,预制裂纹对页岩峰值强度有明显弱化作用,弹性模量降低值与裂纹倾角未呈现明显的线性关系;预制裂纹倾角15°、30°、60°时,试件主要破坏模式为小变形的拉伸破坏模式;而倾角45°、75°、90°时,试件以大变形的剪切破坏而失效;裂纹倾角大于45°时裂纹的扩展类型与效果较好。研究结果对改善页岩的水力压裂效果、失稳破坏具有一定参考意义。