缓倾斜层状岩体单轴压缩力学行为的颗粒流数值模拟

针对不同层理面强度的缓倾斜层状岩体在单轴压缩试验中产生不同破坏形式的问题,以室内原岩单轴压缩试验结果为依据,采用颗粒流程序建立了缓倾斜层状岩体单轴压缩数值模型,研究了不同层理面强度条件下的缓倾斜层状岩体强度及破坏形式变化特征,并分析了不同工况时缓倾斜层状岩体微裂纹发育及演化规律和细观颗粒的位移演化规律,研究表明:当层理面强度远小于层理面间完整岩体强度时,层理面在一定程度上降低了层状岩体的整体强度,宏观破断面为沿层理面和贯穿层理面的折线型破断面;当层理面强度与层理面间完整岩体强度相近时,宏观破断面主要为光滑单斜面;当层理面强度远大于层理面间完整岩体强度时,层状岩体的强度由层理面间完整岩体的强度决定,宏观破断面主要为X型共轭破坏面。

矿岩接触带巷道顶板沉降变形相似模拟试验研究

为分析矿岩接触带巷道顶板沉降变形对巷道稳定性的影响,以大冶铁矿尖林山矿区接触带巷道为研究对象,基于相似原理,构建了矿岩接触带巷道物理相似模拟试验模型,设计了沿巷道走向与矿岩接触面对称布置的应变位移计监测方案,分析了接触带巷道顶板沉降变形规律。研究结果表明:接触带巷道顶板两侧岩体沉降变形量和变形速率存在差异,接触带巷道大理岩侧顶板沉降量和沉降速率大于铁矿侧;邻近巷道开挖扰动对已开挖巷道顶板变形破坏有较大影响,增大了接触带巷道两侧岩体的沉降变形程度。结合大冶铁矿矿岩接触带巷道顶板沉降量监测数据,从顶板沉降量、沉降速率2个方面对比分析了相似模拟试验和现场监测试验结果,表明矿岩接触带巷道顶板沉降变形规律具有一致性。

复合岩样中单裂隙几何特征对其破坏模式及强度的影响

大量矿山岩体工程中广泛存在着不同性质岩石相互接触,局部构成了典型的复合岩体,复合岩体的破坏相对于单一岩体更为复杂,为探究复合岩体中裂隙几何特征对其整体破坏模式及强度的影响,对含单裂隙的复合岩样进行了单轴压缩模拟试验。结果表明:在单轴压缩条件下,裂隙倾角或长度越大,复合岩样中力学性能相对较弱一侧的裂隙扩展尤其是反翼扩展范围越小,其破坏模式呈现出"X"→"y"→">"的过渡变化特征;复合岩样整体强度与裂隙长度、裂隙倾角分别呈现出线性负相关和"S"型非线性正相关,而对于裂隙平行于轴向荷载的复合岩样,其整体强度与完整复合岩样整体强度较为接近,研究结论在一定程度上揭示了复合岩样的破坏过程,能够为复合岩体工程的加固提供理论支撑。

考虑非协调变形的复合试样力学特性和破坏形式的研究

针对金属矿山接触带复合岩体非协调变形现象,开展物理相似试样单轴压缩试验,结合理论分析,研究不同介质力学性质的差异对复合试样力学特性及破坏形式的影响。试验结果表明:复合试样的单轴抗压强度和弹性模量相对两种介质中较大的单轴抗压强度和弹性模量减小,减小幅度随介质力学性质差异程度(λ)的增大而增大,同时,随着差异程度(λ)的增大,复合试样逐渐由单斜面剪切破坏变为复杂的横向拉伸破坏。理论分析表明,不同介质泊松比的差异(Δv)导致接触面处产生非协调变形,形成的侧向约束应力弱化了复合试样的力学性能,通过引入非协调变形系数α量化了非协调变形程度与泊松比的差异(Δv)之间的相关性;构建了由两种介质力学参数确定的复合试样弹性模量的表达式和轴向应力-应变本构关系式。研究结果可为接触带复合岩体非协调变形破坏的进一步分析提供理论基础。

基于颗粒流理论的充填体细观参数敏感性分析

基于颗粒流理论,借助PFC程序建立充填体试样模型,进行单轴压缩数值模拟试验,利用控制变量法分别对充填体试样平行黏结强度、颗粒刚度比、颗粒级配、摩擦系数等细观参数进行敏感性分析,研究以上细观参数对充填体力学特性的影响。研究结果表明:平行黏结强度主要影响充填体强度,对其弹性模量影响较小;颗粒刚度比变大会使颗粒间的刚性接触效应增加,从而削弱平行黏结作用,试验过程中会出现试样产生张拉破坏;摩擦系数对充填体试样强度影响较大,摩擦系数越大,颗粒之间的胶结力越大,试样在发生破坏后残余强度越大;平行黏结强度对充填体单轴抗压强度影响最大。研究成果对充填体抗压强度、弹性模量等宏观参数与细观力学参数的匹配具有指导意义,可为后期细观参数的调试和建模奠定基础。

磷尾矿材料化综合利用途径研究进展

我国的磷化工产业是国民经济发展的支柱产业,产业规模庞大。磷精矿作为磷化工的基础原料,主要由磷矿石经选矿而得,与之伴生的磷尾矿的堆存量逐年攀升,不仅占用大量土地,而且带来严重的植被破坏、水源污染等污染环境问题以及溃坝的安全风险。本文在介绍磷尾矿主要来源、危害与传统利用方法的基础上,根据近几年的研究现状和发展趋势,综述了磷尾矿材料化的利用途径,总结了磷尾矿材料化的利用方向,从单纯的磷尾矿作为充填材料、路基材料等砂石材料利用模式,逐步转化成大量利用磷尾矿中的高含量元素Ca、Mg和主要元素Si、Al制备轻质、隔热、耐火等多功能高附加值材料利用模式。同时,对磷尾矿直接制备绿色高附加值材料进行了展望并指出目前亟待解决的问题。