单轴压缩下多裂隙类岩石材料强度试验与数值分析

采用伺服控制单轴加载系统对预制多裂隙水泥砂浆试件进行加载试验,探索裂隙角度和分布密度对多裂隙类岩石材料断裂破坏强度的影响规律。对试验数据整理分析,应用FLAC3D建立应变软化模型,进行数值模拟。试验数据和数值分析结果表明,裂隙分布密度相同时,裂隙倾角对试件断裂破坏强度的影响比较显著,25°附近取得最小值;裂隙角度相同时,裂隙分布密度对试件断裂破坏强度的影响与裂隙倾角有关,角度较小时,影响比较显著,随着角度的增大,影响越来越弱。试验所得结论,对于预测地下工程中多裂隙情况下围岩强度变化规律提供了依据。

不同高径比时软岩强度与变形尺寸效应试验研究

对2组直径约为50mm、高径比为1～2、岩性分别为贫矿和白云石大理岩的岩石样本,通过单轴压缩试验,对其尺寸效应进行研究对比。结果表明:岩石应力-应变关系曲线的曲率随高径比的增大而增大;岩石的变形模量和弹性模量随高径比的增大而呈现非线性增大;在小高径比时岩石的破裂形式较复杂,在大高径比时,呈劈裂破坏和剪切破坏;岩石的抗压强度随高径比的增大呈增大趋势。

基于地下深部工程岩体特性的RMR系统修正

地下深部工程岩体具有典型的高地应力、高温、高地下水压场特性,地下水、岩石流变、地温和地应力的存在会造成岩体质量下降,因而在对深部工程岩体质量进行评价时,需要根据其特性对传统的浅部岩体质量评价方法即岩体等级(RMR)系统进行修正。通过引入岩体的水弱化修正系数Rw、热弱化修正系数Rθ和岩石流变弱化修正系数Rt对岩石的单轴抗压强度σc进行修正,同时增加地应力修正项P7,并对分类指标P1,P2,P3和P7进行连续性修正,获得符合深部岩体工程围岩质量评价实际状况的修正RMR系统。研究结果表明:随着岩石含水率、温度、荷载历时和地应力的增加,采用修正的RMR系统得到的岩体质量评分值比传统的RMR系统岩体质量评分值低,岩体质量等级略下降,所得结果与深部地下工程岩体状况更吻合。

不同裂隙相对张开度下类岩石材料断裂试验与破坏机理

在伺服控制单轴加载系统下对含有1条水平裂隙的类岩石试件进行加载试验,在对实验过程及现象深入分析的基础上,结合数值分析结果,探索单压条件下含有1条水平裂隙的类岩石材料断裂破坏机制。为描述裂隙形态,引入相对张开度β,并规定其为裂隙张开度与裂隙长度的比值。结果表明:以β=0.005为分界点,根据β的变化,裂隙体呈现出裂隙尖端屈服破坏和裂隙中部受拉破坏2种不同的破坏模式;当β较小时,水平裂隙尖端邻域应力分布状态可以根据裂纹尖端附近渐进应力解析解折减后计算;当β较大时,水平裂隙中部材料受横向拉伸时微裂纹出现,此时裂纹尖端附近渐进应力分布理论不再适用。

下向进路人工假顶失稳机理研究

基于薄"板"和简支"梁"理论对下向进路人工假顶失稳机理进行了研究,综合考虑了进路布置方式、底筋作用、微裂隙发展等因素。分析了薄"板"模型适用于上下进路平行相错布置情况,易发生贯穿整个进路顶板的失稳冒落,甚至发生悬臂"梁"状态的折断;简支"梁"模型适用于上下进路斜交(或垂直)情况,人工假顶不会发生连环破坏,但采用吊筋对人工假顶稳定性影响不大,真正起作用的是底筋网。对下向进路胶结充填采矿法生产的矿山具有很好的指导作用。

分级加卸载下深部岩石流变实验及模型

以金川有色金属公司Ⅱ矿区深部岩石为研究对象,实验采用分级增量循环加卸载方式进行,根据蠕变实验所得的曲线,按照可恢复的瞬时弹性应变、滞后黏弹性应变、不可恢复的瞬时塑性应变与黏塑性应变进行数据分析,得出深部岩石的黏弹塑性的变形特性。在对数据进行深入的分析和对比后,引入改进的西原正夫模型来研究该深部岩石的黏弹塑性的变形特性。研究结果表明:改进的西原正夫模型的理论曲线与岩石实验所得的蠕变曲线能较好地吻合,说明该模型可以较好的模拟金川Ⅱ矿区深部岩石的蠕变变形特性。

单轴压缩下预制2条贯通裂隙类岩材料断裂行为

在伺服控制单轴加载试验机上,对采用养护前期拔出预埋插片方式制作的含2条贯通裂隙类岩石试件进行压缩试验;基于滑动裂纹模型理论,并结合试件破坏全应力-应变曲线和贯通破坏面颗粒体破坏形态分析裂隙试件断裂破坏机理。滑动裂纹模型表明:驱动裂纹相对错动的有效剪力是裂隙倾角α和裂隙面摩擦因数f的函数。试验中发现:裂隙试件发生破坏时,依据裂隙倾角和岩桥倾角的不同,将会出现单裂隙微裂纹贯通破坏、预制裂隙贯通破坏和无微裂纹发育的脆性破坏;根据裂隙试件岩桥区受力特征的不同,预制裂隙发生贯通破坏时,将呈现拉伸破坏、剪切破坏和拉剪复合破坏3种模式,岩桥区贯通面上颗粒体破坏形态随之依次呈现无摩擦、完全摩擦和部分摩擦痕迹。

金川深部巷道围岩稳定性数值模拟研究

文章以金川二矿区正在进行开拓施工的1 000 m水平位置巷道为研究对象,利用有限元分析软件,通过数值模拟计算对比分析,探索深部巷道在高地应力、破碎围岩条件下,岩体开挖与渗流作用对围岩应力和变形的影响,同时分析两者之间的影响关系。结果表明:巷道开挖引起的围岩应力重分布对渗流场分布规律有显著影响,但渗流场的变化对围岩的变形及应力分布规律影响不大。因此,就硐室开挖而言,力学过程对渗流过程的影响是主要的,而渗流过程对力学过程的影响则处于次要地位。

铁路缓和曲线的设计

为保证铁路快速、平稳、安全的运行,对铁路的几何线型提出更高的要求,缓和曲线作为平面线型要素之一,对列车由直线向圆曲线过渡起着重要的作用。本文通过对缓和曲线线型、长度、坐标的浅析,以期对以后的线路参数设计提供一定参考。

中日公路隧道建设标准的差异分析

文章通过对中日公路隧道建设标准的比较,分析了中日公路隧道建设标准的差异与原因,有助于隧道设计施工从业者准确把握现有公路隧道规范制定的意图,提高规范的执行和运用能力。

金川深部典型岩石岩爆倾向性多因素综合评判

以金川二矿区深部为研究对象,通过对其花岗岩等6种典型岩样进行峰前卸载等多种常规力学实验研究,结合现场勘察数据,采用基于岩性、围岩、应力条件等不同评判角度的单一岩爆判据:强度脆性系数法、Barton法、弹性应变能指数法和围岩质量RMR法,分别对6种典型岩样进行岩爆倾向性理论预测,并引入模糊数学综合预测方法,以上述各单一判据结果为指标,运用专家评估法确定因素影响权重,多因素系统评价金川二矿区的岩爆倾向性。结果表明,传统单一岩爆预测判据方法不适合金川特殊地质环境。采用模糊数学综合预测方法多因素系统分析发现,花岗岩、大理岩等6种岩样均具有弱岩爆发生倾向,其结果与现场符合较好,对矿山下阶段安全、高效生产中的岩爆防治有一定的科学指导意义。

静载下预制裂隙类岩石材料断裂实验与分析

在伺服控制单轴加载系统下对预制两条贯通裂隙类岩石材料进行加载试验,探索预制裂隙倾角和岩桥倾角对岩桥贯通模式的影响规律.对比实验与数值分析结果发现:随预制裂隙倾角及岩桥倾角的变化,裂隙体呈现出预制裂隙贯通破坏与单裂隙翼裂纹扩展贯通破坏;裂隙体预制裂隙发生贯通破坏时,岩桥倾角对裂隙体微裂纹贯通破坏模式的影响与裂隙倾角有关;裂隙倾角较大时(≥75°),岩桥倾角的影响不明显;裂隙倾角较小时(≤75°),岩桥倾角的影响越来越大,预制裂隙倾角45°附近影响最为显著;预制裂隙倾角较小(25°),岩桥倾角不大时(≤45°),裂隙体呈现出单裂隙翼裂纹扩展贯通破坏现象.裂隙体破坏时,预制裂隙尖端主要发育翼形裂纹和次生共面裂纹.

全风化花岗岩石灰改良土室内试验分析

基于高速铁路对路基变形的严格要求,常常需要对用作路基填料的土质进行改良。通过对全风化花岗岩生石灰改良土的大量室内试验,研究了改良土在不同掺合比下液塑限的变化,在不同击实条件下最大干密度和最优含水率的确定及影响,以及无侧限抗压强度的影响因素,为花岗岩地段铁路客运专线路基的设计和施工提供参考。