纳米石墨粉掺入对红黏土微观结构的影响

纳米石墨粉是一种具有良好应用潜力的土体外掺剂,可以运用于红黏土的性质改良中。本研究对采自桂林两地红黏土的矿物成分进行分析,并对原状样品与纳米石墨粉改性后样品进行微观成像观察,探究了纳米石墨粉对红黏土微观结构的影响。结果显示:雁山、杨堤两地红黏土主要矿物成分为高岭石、石英、埃洛石和三水铝石,两地红黏土均有较强的淋滤、风化程度,其中雁山红黏土的淋滤、风化程度均强于杨堤红黏土。纳米石墨粉的掺入有效地改善了红黏土的微观结构,缩小了其孔隙尺寸,增强了其土体结构的整体胶结性,使其向均匀的密实结构变化。雁山、杨堤两地原始未压缩样品在1%~2%掺量比时可呈现出最为致密的土黏结构,而压缩样品的土黏结构均于2%掺量比时达到最为致密的状态。

纳米石墨粉红黏土改良机理试验研究

为了探寻纳米石墨粉对区域性红黏土的改良机理,利用TSZ-1型三轴试验仪进行正交试验设计,选用扫描电镜法对试样进行微观结构测试,采用单因素方差分析法分析了纳米石墨粉掺量对红黏土力学特性的敏感性,试验结果表明:纳米石墨粉掺量是改良红黏土抗剪强度参数的显著性影响因素;改良红黏土的主应力差与轴向应变曲线之间整体呈双曲线关系,具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;改良红黏土的抗剪强度可采用线性的Mohr-Coulomb准则来描述;内摩擦角参数表现为随着纳米石墨粉掺量增大基本保持不变,而黏聚力参数具有随掺量的增加先增加后减小的特性;纳米石墨粉对红黏土改良的宏观力学性质,与其对红黏土孔隙结构的影响及红黏土矿物颗粒的黏附胶结密切相关。

高承压松散含水体“下渗带”形成机理及应用验证

在调查分析潘集矿区按"规程"留设足够高防水煤岩柱和数个综采工作面出水实际资料的基础上,首次提出高承压松散含水层水体下存在"下渗带"的概念,并分析了"下渗带"的形成机理、影响因素;将"下渗带"与导水裂隙带结合,分析了高承压松散含水层下,按"规程"留设足够防水煤岩柱的综采工作面顶板充水的原因。

深埋土岩接触带下导水裂隙带发育规律

为了探寻深埋土岩界面下压架突水事故的机理,在分析高水压裂隙岩体赋存特征的基础上,基于导水裂隙带高度实测值及钻孔简易水文观测资料,采用理论及主控因素影响分析研究了深埋砂土砂岩界面下导水裂隙带的发育规律,研究结果表明:近深埋土岩界面带煤层开采,裂采比与防水煤岩柱高度符合Boxlucas1指数函数模型;当煤层顶板岩层大部分位于风化带深度范围时,风化带岩性的存在对导水裂隙带的高度发育起到了一定的抑制作用;风化带厚度对导水裂隙带的高度起到一定的抑制作用;而砂土砂岩界面下,由于下渗带的存在,水对岩体强度的影响,使得处于下渗带内岩层实际对导水裂隙带高度抑制作用相应的增大。

模糊综合评判法在煤层冲击倾向性评价中应用

模糊综合评判是一种应用模糊数学方法,在描述和解决诸如煤层冲击倾向性判别这类具有模糊性的问题上具有较大的优越性。采用模糊综合评判方法对庞庄煤矿张小楼井煤层冲击倾向性进行了系统的研究,得到有效的预测结果,为矿井下步开采采取相关措施,有效防治冲击地压的发生提供了宝贵资料,并为期它矿区解决类似煤层冲击倾向性评判问题提供了一种有效方法。

综采覆岩破坏离散元数值模拟分析

采用离散元数值模拟的方法研究煤层综放开采覆岩破坏规律,对数值模型的计算结果分析得出:通过提高综采支架支护阻力,可抑制工作面控顶区附近顶板采动裂隙发育高度,使其不波及松散含水层,从而实现高承压松散含水层下,提高上限安全开采目的,为高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理解放和回收防水煤柱内所呆滞的煤炭资源提供了理论基础。

潘集矿区含煤地层地应力分布规律

采用理论和工程地质分析两种方法来论证淮南煤田潘集矿区的区域宏观地应力场类型,确定其地应力场宏观类型呈现出自重应力场型。通过对研究区已有地应力实测资料的分析,得出潘集矿区含煤地层中地应力值随深度分布的规律,为潘集矿区巷道布置与采场设计、采煤方法的选择等工程实践提供了可靠的指导依据。

兴隆庄矿区地应力场宏观类型工程地质分析

通过对兴隆庄矿区的地应力场的工程地质分析与测量,讨论了矿区内地应力场的宏观类型,得出了其宏观类型为构造应力场型。其地应力测量结果和分析为下一步进行矿井的设计和生产提供了可靠的依据。

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明:覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。

纳米石墨粉对红黏土力学性质的影响

对添加了纳米石墨粉的红黏土以击实进行了重塑样制备,设计了不同掺量纳米石墨粉在红黏土最优含水率下的三轴固结不排水试验;通过应力-应变曲线,分析了不同掺量纳米石墨粉对红黏土力学性能的影响,得出了抗剪强度和抗剪强度指标的规律,并采用SEM微观手段对其改善机理进行了分析。试验结果表明:抗剪强度和黏聚力C随纳米石墨粉掺量的增加先增加后减小,内摩擦角φ基本保持不变,得出适量的纳米石墨粉对红黏土的力学性质有显著的提高,最优掺量在1%~2%之间。研究认为,纳米石墨粉红黏土呈现出的力学性质,与纳米石墨粉对红黏土孔隙结构的影响、纳米石墨粉对红黏土颗粒的黏附胶结密切相关。

复杂大水矿床建设井巷过断层突水防治技术

矿山防治水是矿山井下建设的重要环节,白象山铁矿是复杂大水金属矿床,为综合防治巷道过断层时突水,在查清该矿水文地质条件及矿床突水规律的基础上,提出突水防治的依据与防治方法,并以此为依据,完成了帷幕注浆堵水治水方案。对类似特殊水文地质条件下的矿山开采具有一定的借鉴意义。

红黏土损伤特性及损伤演化规律试验

基于原状红黏土三轴不排水试验,得出桂林红黏土应力-应变关系,分析了原状红黏土结构损伤特性,确定损伤变量D,并对红黏土的损伤演化规律进行分析,验证其损伤本构关系。研究结果表明:桂林原状红黏土的应力-应变关系曲线表现出理想塑性的特点;不同围区条件下,轴向应变1.36%处可视作红黏土应变的门槛阈值,对应的应力作为应力门槛阈值;初始弹性模量和割线模量有关的变量D可作为损伤变量;损伤变量随主应力差的增大而增大,基本呈线性关系,损伤变量与轴向应变基本呈指数函数关系,表明红黏土损伤过程是不可逆的特点;本文提出的损伤本构方程能够较好地拟合红黏土的应力-应变曲线关系,反映不同围压条件下的红黏土结构性损伤变化规律。

基于ANP-模糊聚类分析法的岩溶塌陷研究

采用ANP与模糊聚类分析相结合的分析方法,考虑采矿活动、矿体特性、岩溶条件、上覆盖层、地质构造、水文条件等6大影响因素,在大量工程实测资料基础上,利用ANP计算出各影响因素权重;运用模糊聚类分析进行岩溶塌陷危险性分区,并成功应用在古丹铅锌矿矿区岩溶塌陷分区预测中,其研究结果表明:采矿活动是影响矿区岩溶塌陷的最主要因素,其他因素也是影响矿区岩溶塌陷的主要因素;将研究区域分成了高危险区与低危险区两类;研究所得结果与经验值和实测值基本符合,可为古丹铅锌矿矿区岩溶塌陷的防治提供参考依据,为矿区岩溶塌陷的评价和预测提供一种新的方法与思路。

柴油污染重塑红黏土直剪力学特性试验研究

广西红黏土分布区柴油泄漏对土体造成了一定程度污染,为研究轻质非水相非极性柴油孔隙液对红黏土力学性质的影响,本文以0~#柴油为添加剂对其重塑样进行不排水快速直剪试验,测得了不同含水率、含油率、法向压力下红黏土抗剪强度及其参数变化规律。研究结果表明:在土-水-油系统中,非极性柴油孔隙液对红黏土强度影响相对较小,且受含水率影响。同一含油率时,红黏土抗剪强度、内摩擦角、黏聚力均随含水率增加而降低;同一含水率时,法向压力影响柴油作用模式,随含油率增加,抗剪强度参数变化较为复杂,当含水率为20%,红黏土内摩擦角、黏聚力反向波动变化;同一含湿率时,柴油比例的提高导致红黏土抗剪强度参数的增大。扫描电镜观察发现,非极性柴油孔隙液的介入,改变了水-土系统的静电及结构模式,导致红黏土强度发生变化,通过所建的"多尺度多阶段柴油作用微结构模型",阐明了柴油孔隙液对红黏土强度特性影响的微观机理。

纳米碳酸钙影响下红黏土强度特性试验研究

为了探寻纳米碳酸钙对桂林红黏土力学强度特性的影响机理,利用TSZ-1型三轴试验仪进行不固结不排水三轴压缩试验,分析了在不同干密度条件下各梯度纳米碳酸钙掺量对重塑红黏土黏聚力、内摩擦角、抗剪强度以及应力-应变曲线的影响,从红黏土矿物颗粒胶体化学的角度阐释纳米碳酸钙对红黏土力学强度的影响机理,研究结果表明:随着纳米碳酸钙掺量增加,红黏土黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度呈现先减小后增大的趋势;纳米碳酸钙的掺入改变了原有的介质电荷pH值,使得红黏土原有的氧化铁胶结吸附平衡发生改变,形成新的钙质胶结团粒,改变了红黏土的强度特性;加入纳米碳酸钙后起始干密度为1.4g·cm^(-3)的重塑红黏土样应力-应变曲线由弹性理想塑性型变为应变硬化型。

基于“双行裂隙”模型的两淮矿区高承压厚松散层突水机理

两淮矿区高承压厚松散含水层覆盖下煤炭储量巨大,在提高上限开采过程中常发生松散层突水事故,采用传统"上三带"理论难以合理解释此类事故发生的机理。本文在分析两淮矿区高承压松散层水文工程地质条件的基础上,建立近高承压松散层开采"双行裂隙"模型,采用室内实验、数值模拟、理论分析和工程应用检验等方法,研究"双行裂隙"发育规律,揭示两淮矿区高承压厚松散层突水致灾机理,结果显示:祁东煤矿松散层第四含水层(简称四含)水压与裂采比呈线性关系;在水压作用下,覆岩"上行裂隙"发育高度增大;利用裂隙受力分析推导的基岩风化带原生裂隙扩展渗透深度计算公式,表明高承压松散含水层对风化裂隙产生劈裂作用,是"下行裂隙"形成的主要因素。"双行裂隙"的综合作用使工作面更易发生松散层水突水事故,研究成果为近松散层煤层开采安全煤(岩)柱的合理留设提供科学依据。

岩体中化学灌浆压力公式探讨

在一定假设的基础上,利用地下水动力学相关理论,讨论了灌浆压力、渗透率、浆液性质之间的关系,并在工程实践中验证了其适用性。

煤系古风化岩相似材料配比研究

为制备具有力学性质递变特征的相似材料试样,本文通过水泥石膏相似材料的配比试验,得到了两种骨料(标准砂和河沙)相似材料力学性质与配比间的关系。在拟合河沙相似材料的室内力学测试数据的基础上,得到了配比值关于抗压强度和弹性模量的确定公式。试验表明:用水量、成型压力和平均骨料粒径对相似材料的力学性质均有不同程度的影响,在制样过程中需要加以控制;低强度相似材料的抗拉强度不易控制,而单轴抗压强度和弹性模量对配比的变化有明显响应;河沙相似材料的力学性质与配比间呈明显的线性关系,而标准砂相似材料存在临界骨料含量和临界水泥含量表现出明显的非线性特征;在调整配比所能实现的抗压强度和弹性模量的变化范围内,相似材料能够较好地模拟单轴抗压强度大于3MPa的风化岩。

煤系古风化砂土岩层接触面高压剪切试验研究

为了研究煤系古风化砂土岩层接触面在开采扰动影响下土与岩石间的相互作用，进行了砂土-风化岩接触面在6～10MPa高应力下剪切试验，得到了高应力下砂土-风化岩接触面的应力-应变（T-γ）曲线。结果表明：高应力作用下剪切过程具有明显的阶段性，分为土岩相互咬合阶段和相互作用阶段；2阶段的转换涉及土颗粒材料和岩石材料的破碎，颗粒启动及材料破碎的,T-γ曲线斜率减小具有一致对应关系，而材料破碎效应与T-γ曲线的硬化或软化特征相关。据T-γ曲线分段特征，以初始抗剪强度和最终抗剪强度更能表征砂土-风化岩接触面剪切特征。接触面起伏特征以分形维数表示，并分析了材料破碎效应与砂土-风化岩接触面起伏特征的相关性及其响应规律。

新工科背景下地质工程专业实践教育研究

文章首先分析了地质工程专业实践教育存在的主要问题,然后提出了新工科背景下地质工程专业实践教育对策,包括完善实践教学管理体系、优化师资结构、构建多学科交叉与融合的培养模式等。