贯通节理的倾角和粗糙度对岩石破坏模式的影响分析

运用PFC2D软件开展了含贯通节理的细砂岩单轴模拟试验,研究了贯通节理的倾角、粗糙度对岩石破坏模式的影响.结果表明:随着法向力的增加,岩石的破坏方式均是先产生拉伸破坏,后变为剪切破坏,但受节理倾角、粗糙度的影响,主要破坏阶段不一致,当节理倾角较小或粗糙度较低时,岩石主要呈拉伸破坏,反之,当节理倾角较大或粗糙度较高时,岩石呈剪切破坏;受岩石破坏模式改变影响,含不同节理的岩石峰值趋势也不一致.

不同围压和水压加载下煤岩渗流规律研究

随着煤炭资源逐步进入深部开采,煤岩的赋存条件异常复杂,严重影响其渗流特性。基于此,为研究煤岩在复杂地质条件作用下其渗流特性的变化规律,采用岩石渗透分析仪和核磁共振煤岩孔隙分析系统,进行煤岩试件在不同水压和围压下的加载试验,得到了不同载荷下的渗流量。以此为基础,分别分析计算了渗透率、渗透系数与围压的关系,进而分析了渗流场和应力场的耦合作用。研究结果表明:煤岩受载渗流过程分为3个阶段:非线性阶段、近线性阶段和线性阶段;围压是煤岩渗流主要影响因素,且低围压和高围压下煤岩渗流速度变化规律不同;此次煤岩渗流试验,围压小于4 MPa时,渗流变化量呈指数增长;围压大于4 MPa时渗流变化量呈线性增长;煤岩孔隙变形分3个阶段:孔隙受压急剧变形阶段、孔隙受压缓慢变形阶段和孔隙受压压密阶段。研究结果可为煤层涌水量估算提供参考。

基于PFC铁矿石点载荷试验估算单轴强度的研究

用点载荷来测量岩石强度被广泛应用在工程实践中。为对其精准性和反算岩石单轴强度进行研究,通过3D扫描获取矿石点载荷试件的外形特征,然后利用颗粒流软件PFC对点载荷进行室内点载荷试验,再将其细观参数记录下来导入生成的标准单轴模型中,直接模拟出该岩石单轴抗压强度。结果表明:数值模拟能够很好地还原点载荷试验的特征,利用点载荷数值模拟的细观参数能够直接模拟出该岩石单轴模型,并能够得出该矿石的单轴抗压强度,其强度标准差31.197,小于通过点载荷所计算的单轴强度标准差38.312,为利用岩石点载荷强度估算岩石单轴强度提供了一种方法。同时说明点载荷试验因岩块外部形状和内部结构的不同,对其反算的单轴强度的精确性产生了一定影响。

类岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应分析

由于岩石力学试验不可重复性的缺点,在室内开展岩体结构面峰值剪切强度尺寸效应试验存在很大的困难。鉴于此,采用三维扫描技术获取结构面形貌数据,而后应用3D打印技术制作结构面模具,在此基础上,浇注一批大小不同的结构面试件,经养护后进行了4级法向力下的直剪试验。最后,应用PFC2D软件进一步开展了结构面剪切强度尺寸效应数值试验。结果表明:(1)三维扫描和3D打印技术是实现室内结构面剪切强度尺寸效应试验的有效方法;(2)随着结构面尺寸增大,其峰值剪切强度先增大而后减小,亦即结构面峰值剪切强度既存在正尺寸效应,也存在负尺寸效应;(3)3个不同类型的Barton标准剖面线的直剪数值试验表明,结构面粗糙类型不同,其尺寸效应特征有所区别,亦即结构面峰值剪切强度尺寸效应特征与其粗糙程度有关。