循环加卸载下砂岩变形破坏特征与能量演化研究

对砂岩进行单轴加载和单轴循环加载试验,得到了循环加卸载作用下砂岩残余变形、变形模量和侧膨胀系数的变化规律,以及岩石的输入能、弹性能、耗散能、阻尼能和损伤能等能量指标的演变规律。利用归一化的损伤能表征砂岩的损伤演化,分析了宏观、微观角度下的岩石的破坏模式。研究表明:在循环荷载作用下,残余变形呈现出减速累积-稳定累积-加速累积的趋势;砂岩的变形模量先增加再减小,侧膨胀系数基本与循环次数正相关;输入能、损伤能均呈U型分布,损伤能占耗散能的比例呈U型分布,阻尼能呈先减小再增加的趋势,阻尼能占耗散能的比例呈倒U型分布,弹性能总体上呈缓慢增加趋势,弹性能占输入能比例呈倒U型分布;随着应力比的提高,阻尼能提高,但阻尼能占比呈减少趋势;砂岩的损伤呈减速累积-稳定累积-加速累积三阶段发展,砂岩破坏总体上呈现出共轭斜面剪切-拉伸型复合破坏模式,破坏由失稳破坏向失效破坏转化。

煤矸石粉作填料配制树脂锚固剂的试验研究

为响应环境友好型的绿色矿山发展要求,寻求煤矿固体废弃物——煤矸石的利用途径,降低树脂锚固剂的成本,本文对煤矸石粉作为填料配制树脂锚固剂进行了试验研究。首先进行了原材料试验,然后对煤矸石粉替代不同比例的粗石粉进行配制试验,结果表明,替代率存在一个合理比例,在20%替代率的情况下,其树脂锚固剂不但抗压强度没有降低,而且其抗折强度还有所增长。说明采用煤矸石粉作为填料配制树脂锚固剂是可行的,并具有广泛的工程应用前景。

混杂纤维井壁混凝土力学性能和微观结构研究

为改善高强井壁混凝土脆性特征,提出采用混杂纤维混凝土作为深部矿井井壁筑壁材料。通过优选材料和正交试验,配制得到混杂纤维高性能井壁混凝土,并对其基本力学性能和微观结构进行了试验研究。结果表明,在基准混凝土中加入体积掺量为0.12%的聚丙烯醇纤维(PVA)和0.3%的仿钢纤维(FST),混凝土的抗拉强度提高了41.69%,明显改善了其脆性特征;纤维混杂对高强混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度影响不大,但在混凝土破坏时能明显提高峰值应变和残余强度;试验得到混杂纤维混凝土的弹性模量和泊松比分别为37.41GPa和0.216,可为井壁结构数值分析提供依据;微观结构分析表明,混杂纤维能有效改善混凝土的内部结构和微观形貌。