海南某选矿厂跳汰选矿工艺优化研究

以海南某选矿厂跳汰系统为研究对象,针对入选矿石品位变化造成的跳汰产品指标下降问题,通过物相分析、取样调查等方法,从入选矿石粒度及品位、电子皮带秤量程系数、各粒级产品品位等方面展开研究,提出针对性的跳汰选矿工艺优化措施。通过控制入选矿石粒度、调整跳汰系统参数及选用0~75 mm粒级矿石取样等方法优化了工艺流程;各样品实测质量与电子皮带秤读数误差较大,粉矿样品质量误差约16%,优化电子皮带秤量程系数后满足生产要求;试验样与生产样取样结果表明,实际跳汰原矿、中矿及粉矿品位比生产样品位低,实际跳汰尾矿品位比生产样品位高,说明生产取样样品代表性不足,应调整为断面取样方法。研究结果对跳汰选矿工艺优化具有重要参考价值。

多孔弱胶结粉砂岩疲劳强度确定方法及疲劳破坏先兆

为了研究多孔弱胶结粉砂岩的疲劳力学特性,通过单轴阶梯加卸载试验建立了一种新的特征应力定量计算方法,然后开展上限荷载位于不同应力区间的单轴等幅循环加卸载试验,研究粉砂岩的疲劳强度确定方法和疲劳破坏先兆。新建特征应力定量计算方法将岩石的体应变分离为以岩石骨架为主的固相结构线弹性体应变、以裂纹为主的气相结构非线弹性体应变及不可逆的塑性体应变,并提出气相非线弹性体应变最大点、塑性体应变最大点、塑性体应变由正转负点、总体应变由正转负点分别对应粉砂岩的闭合应力、启裂应力、损伤应力和绝对扩容应力。该方法具备科学合理的物理意义,并解决了特征应力划分受主观因素影响的难题。由新建方法获得的损伤应力和绝对扩容应力可以分别视为单轴循环荷载下发生高周和低周疲劳破坏的临界上限应力。当上限应力低于损伤应力时,循环荷载作用下粉砂岩骨架颗粒间发生错动滑移,使试件细观结构重新排列、体积逐渐压缩、体积柔量逐渐增大,随着循环次数增多,下限应力处残余体应变、体积柔量和声发射累计计数等逐渐趋于稳定。当上限应力高于损伤应力时,声发射累计计数持续增加,粉砂岩内部裂纹快速扩展使残余体应变和体积柔量迅速减小,试件最终发生疲劳破坏,而体积柔量由正变负可视为发生疲劳破坏的早期先兆。循环加卸载过程中声发射事件数与k呈对数线性关系,其中斜率b_(k)可用于描述岩石破裂模式,而b_(k)的陡增可视为发生疲劳破坏的临界征兆。

荷载条件下泥页岩热物性参数试验研究

岩石热物理性质与其矿物组成、内部结构、温度、含水率等有关外,还受赋存状态包括应力大小、方向等的显著影响。岩石热物性参数的准确获取对非常规油气资源开发、深部矿产资源开采和地热能开发利用等岩体工程设计、实施具有重要意义。结合某油田工程的泥页岩为研究对象,开展不同应力水平实时加载时的岩石热物性参数试验研究,结果表明:岩石在各向同性和各向异性条件下,其应力条件都对热物性参数有显著影响,且初始加载阶段更为明显;各向同性条件下整体上应力越大,导热系数和比热容越大;岩石热物理性质有显著的各向异性特征,轴向(沿加载方向)上导热系数与热扩散系数随应力增加而增大,径向(垂直加载方向)上随应力增大而减小,但整体上变化速率均呈初期加载时较大,后期趋缓的变化规律。

灰色系统理论在矿山边坡变形预测中的应用

为保证露天转地下平稳过渡,需对-30 m水平挂帮矿进行开采,而西南边帮的稳定确保挂帮矿的顺利开采,因此基于杏山铁矿复杂的地质条件和矿区在露天转地下条件,对西南帮边坡变形破坏规律进行了分析。在分析西南边坡变形破坏规律的过程中,主要运用灰色系统理论建立了杏山铁矿GM(1,1)预测模型,应用该预测模型对杏山铁矿边坡实际监测数据进行了分析,并将其结果与现场监测数据进行了对比分析,说明其变化趋势与监测结果基本一致,验证了GM(1,1)预测模型的可靠性,为模型后期的预测提供了理论依据。

大型岩石直剪实验系统的简易校准方法研究

文章采用经过计量检定的高精度压力传感器和千分表,对RLJW-2000型岩石剪切流变实验机的法向和切向加载系统以及剪切系统框架刚度进行了自行校准检验。结果表明,该设备的法向、切向加载系统负荷精度满足设备精度等级要求,框架刚度对于超硬脆性岩石来说有一定局限性。该文验证并总结出的针对岩石力学实验室常用的大型岩石直剪实验系统(直剪仪)的简易自行校准方法,具有简单、快速、较为准确的特点,非常适用于实验室自行校准检验。

煤岩破坏过程的细观力学损伤演化机制

为了有效监测煤岩巷道围岩的损伤稳定程度,以漳村矿煤岩为例开展了煤岩损伤破坏特性的研究,首先对该矿煤岩进行单轴压缩试验测得其力学参数,然后通过颗粒流软件获得其细观力学参数进行了不同围压下煤岩试验。分析了煤岩破坏过程的声发射和应变能变化规律,并从煤岩损伤萌生、成核、扩展和贯通的过程研究了损伤演化机制,获得以下结论:最大声发射强度与峰值应力并不同时出现,具有一定滞后性,低围压范围滞后效应随围压变化敏感,高围压范围围压对其影响减弱;随着围压增加在最大声发射前会出现明显的平静期,并指出平静期的出现是由煤岩内部严重损伤区的产生和损伤愈合吸收应变能所致;将煤岩损伤破坏过程分为微损伤弥散分布、损伤局部集中发展成核、裂纹稳步扩展形成局部裂隙、局部裂隙贯通煤岩失稳4个阶段,指出围压对各个阶段的影响异同。

不同循环上限荷载下泥质石英粉砂岩力学特性试验研究

通过开展循环加卸载转单调加载试验和疲劳破坏试验,揭示循环荷载下泥质石英粉砂岩的变形和力学响应特征。试验与研究结果表明,当循环上限荷载位于疲劳强度前后,试件的轴向和横向累计残余应变由单调递增凸曲线向凹曲线延伸,滞回环间距由“疏-密”向“疏-密-疏”发展,残余应变率和滞回环相对面积由L形向U形转化;弹性模量由初始快速上升、下降、缓慢稳定发展3个阶段向单调递减凹曲线转凸曲线衰减;而横向-轴向应变比则由单调递减凹曲线,转变为单调递增凸曲线,然后向凹曲线延伸;随上限荷载的增加,循环加卸载3000次后泥质石英粉砂岩抗压强度先增大后减小,最大增幅较单轴抗压强度高13.62%,而当上限荷载小于单轴压缩弹性上限时,循环荷载作用后的岩石抗压强度略小于单轴抗压强度;当试件发生疲劳破坏时,疲劳寿命与上限荷载呈幂函数分布,疲劳强度约为单轴抗压强度的80%~89%。试件弹性模量整体随着循环上限荷载先增大后减小,而横向-轴向应变比则随上限荷载的增加而增大;提出了循环荷载的“薄弱结构断裂效应”和“压密嵌固效应”,探讨了循环加卸载过程中多孔弱胶结岩石的强度变化特征和力学参数演化机制。

薄壁纸筒的力学性能之单轴压缩试验研究

纸质材料作为新型环保建筑材料,在临时建筑等中小型建筑结构以及建筑施工中已逐步开展应用,其在环保性、经济性、拆装便捷性等方面具有突出优势。其中最为常见的结构型式纸筒建筑在日本已有不少,为灾后救援和难民安置等工作发挥重要作用,具有较为广阔的应用前景。对于纸质临建结构的基础材料薄壁纸筒(纸管),其基本的压缩、拉伸、弯曲、剪切等力学性能对于建筑结构的设计安全和使用安全尤为重要。然而,如何准确、有效地获得纸筒材料的各项力学性能指标,目前没有较为标准、科学的试验方法。借鉴岩石、混凝土等建筑材料的试验方法,采用试验机和应变测量方式对薄壁纸筒材料进行单轴压缩及变形测试,有效获得薄壁纸筒的单轴压缩强度和弹性模量指标,同时也对纸筒在单轴压缩条件下的变形破坏特性进行简要分析,可为后续薄壁纸筒建筑的结构设计和使用等提供准确、合理的参数依据。

杏山铁矿露天转地下开采边坡变形分析

根据结构面与边坡面间的组合关系及地下矿体开采影响程度的不同,将边坡岩体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个区域,并分析了各个分区边坡岩体的稳定性状态。运用FLAC 3D软件,模拟地下-15m水平开采对边坡应力场、位移场的影响,结果表明受地下开采扰动的影响,研究区域位移沉降明显,下部岩体位移方向指向采空区,易出现塌落破坏以充填地下采空区,上部岩体位移方向沿坡面指向采坑底,易出现牵引式滑动破坏。

薄壁纸筒的弯曲性能试验研究

薄壁纸筒(纸管)作为一种新型环保建筑材料,常用于临时建筑、雕塑等纸材建筑的结构构件,除抗压缩、抗拉伸等力学性能外,抗弯曲性能也是其应用时在结构设计和后期使用中需重点关注的基础性能指标。结合纸筒材料具有的层压结构、刚度低等特性,采用改进的四点弯曲法,对纸筒试样开展弯曲试验,有效获取纸筒样品的弯曲强度和弯曲模量等指标,得出其弯曲强度高于一般水泥砂浆、混凝土等的抗折强度,表明其具有较优异的抗弯曲性能,可作为临时建筑等中小型建筑的建筑材料。此外,分析发现纸筒(纸管)在弯曲荷载作用下的断裂形态具有前后各异的分层破坏特征。

三轴压缩加载频率对花岗岩疲劳特性影响试验

通过选取岩性均一性好的北山花岗岩,并采用MTS 815岩石力学试验机对其进行三轴条件下的动态疲劳压缩试验,以探讨加载频率对岩石变形特性和损伤演化的影响。通过试验分析,得出花岗岩疲劳变形过程均可分为"疏-密-疏"三个阶段,与岩性和试验条件无关,且其损伤过程同样主要受侧向膨胀的主导作用。此外,频率的变化不会改变岩样破坏时的极限变形量,可采用弹性模量、塑性体积应变,以及横向应变等方法对岩石疲劳损伤过程进行合理描述;同时还揭示了频率变化对岩样疲劳寿命的影响规律。

北山花岗岩在单轴压缩条件下的端部效应试验研究

从我国高放废物地质处置工程室内试验技术需求出发,以北山花岗岩为研究对象,开展岩石在单轴压缩条件下的端部效应试验研究。通过开展4种高径比、3种端面条件下的岩石单轴压缩试验,获取岩石应力-应变曲线,得出岩石关键力学参数与高径比和端面条件之间的关系,进一步探讨端部效应带来的影响以及弱化/去除端部效应的方法。研究结果表明:1)端部效应对岩石力学参数测量结果的影响程度受岩样高径比和加载端面条件的共同作用,在岩石应力水平较高且变形趋势较大时,端部效应才真正发挥作用;2)在端面为普通垫板的加载条件下,端部效应随着岩样高径比的降低而增强,当岩石高径比由2.3下降到1.2时,岩石峰值应力测量结果均值提高约45.14 MPa,增长率约36%;3)采用减摩剂、自制减摩剂+铜箔片2种方式处理加载端面可有效减小端部效应,岩石峰值应力测量结果不再依赖岩样高径比的变化;4)端部效应对岩石弹性模量、泊松比、启裂应力、贯通应力等其他关键力学参数测量结果的影响不大。该文研究成果可为深入分析端部效应产生机理及优化复杂岩石力学试验设计提供有益参考。

岩体结构面直剪试验方法研究

岩体结构面抗剪强度是影响岩体稳定性的重要指标。根据Jaeger单一结构面强度理论,岩石三轴剪切破坏面上的受力情况可看作岩石单一结构面剪切,利用岩石三轴压缩剪切破坏后的残余变形试验方法与岩体结构面直剪试验方法对比分析,得出岩体剪切面的抗剪强度。

采空区影响条件下巷道围岩应力监测与研究

金属矿采空区多以矿房-矿柱组合的复杂采空群体系构成,这种复杂的空区群结构是一种复合应力拱的承载结构,复合应力拱的成拱机制形成了采场上方覆岩发生拉压破坏模式,进而导致围岩塌陷及巷道破坏;为了监测采空区影响下巷道围岩复合应力变化,提出在巷道内利用锚杆应力计监测围岩复合压力拱应力变化方法,锚杆采用端部锚固结构,埋入深度超过围岩冒落带并施加预应力;根据监测数据分析围岩应力变化可分为递变式、突跳式、振荡式和复合式变化四种变化模式,利用多元回归及突变模型建立围岩应力变化的数学模型,以历史数据为基础,建立以围岩应力极限值、应力变化速率及突变模型势函数临界值为判据的围岩稳定性分析数学模型。

岩石直接拉伸及变形测量试验方法研究

提出预制裂缝的岩石直接拉伸的方法,即在岩石试样中部预制直线裂缝,然后直接拉伸,同时量测拉伸过程中岩石的变形数据,计算岩石的拉伸模量。预制裂缝的岩石直接拉伸方法可以避免传统拉伸方法所带来的问题,可以有效地进行岩石直接拉伸试验,同时可以获取岩石拉伸过程中的变形数据。

基于突变理论的岩石刚性试验技术研究

根据突变理论建立岩石单轴压缩的力学模型,并分析岩石发生突然破裂的原因,提出了对于高强度、高脆性的岩石试件得出全应力应变曲线的试验方法。

基于3D打印的含复杂节理岩石直剪特性及破坏机制研究

岩体中节理的几何形态及力学特性是影响其剪切力学特性及破坏模式的重要因素之一。基于3D打印技术,建立了不同节理粗糙系数(JRC)的节理模型、几何形态节理模型和复杂裂隙网络物理模型,通过开展室内直接剪切试验分析了各组试件的剪切强度及破坏模式。结果表明节理模型的抗剪强度随JRC波动性较大,波动幅值越高,峰值剪切位移越低;平面形节理模型的峰值抗剪强度最低,矩形节理模型的峰值抗剪强度最高,正弦形和三角形节理试件的抗剪能力相近;离散裂隙网络模型和粗糙裂隙网络模型的峰值抗剪强度显著低于实心试件,考虑了节理粗糙性的裂隙网络模型抗剪强度高于直线型节理模型;实心试件破坏模式为典型脆性剪切破坏,裂隙网络模型的破坏模式相对复杂,沿着剪切方向主剪切裂面波动萌生,破断面由多个节理面的交叉点破坏与沿节理面的滑移构成。研究成果可以为3D打印技术的推广和复杂节理岩体剪切力学特性的室内试验研究提供参考。

多手段物探技术在露天矿山边坡地质勘探中的应用

为确定露天矿山边坡地质体的地下分布和形态,采用多手段物探方法(AGI高密度电阻率法和EH4大地电磁法)对露天矿山边坡进行了地质探测研究,充分利用AGI高密度电阻率法的抗干扰能力强、浅层测量精度高和EH4大地电磁法探测深度大、覆盖范围广的优点,较为准确地探测出矿山边坡地质构造情况。结果表明:该矿区西部边坡赋存两组大的断层构造,且构造带较宽,次生构造也较发育,富含水区域面积大、深度较深,对矿山边坡的整体稳定性具有不利影响。探测结果可为后续矿山开采设计和安全生产提供有力保障。

基于工程教育认证的土木工程专业实验教学改革与实践

根据我国工程教育专业认证的评估标准,结合土木工程专业的行业特点和土木专业的特色优势,总结分析初评过程中专家组意见和建议。通过整合实验教学资源、改善教学条件、修订重构教学课程体系、完善实验教学内容、改革实验教学模式、强化教学过程指导和保障评价及实验教学师资队伍建设等措施,对土木工程专业实验教学改革进行了探索实践。

不同试验方法下岩石抗拉强度及破裂特性

岩石抗拉强度为岩石力学性质的主要指标之一,拉伸破坏也为岩石破坏的主要形式之一,同时也是岩体工程设计与稳定性评价中的重点控制参数。岩石的抗拉强度和变形特性与试验方法密切相关,目前主要方法包括直接拉伸、巴西劈裂和三点弯曲等。该文选用几种较具代表性的岩石试样(花岗岩、大理岩、辉绿岩),通过对比试样在不同试验方法下的试验结果,同时结合数值模拟方式对不同方法下的试验过程进行理论模拟分析,得出不同试验方法下的岩石抗拉强度和变形特性的变化规律:①巴西劈裂法得出的抗拉强度明显高于直接拉伸法,而三点弯曲得出的强度为抗折强度,其强度数值最高,岩石变形模量则反之。②三点弯曲得出的虽为抗折强度,但岩石实质上也为拉伸破坏造成,故其强度可作为岩石抗拉强度的重要参考,约为直接拉伸和巴西劈裂强度的2.5倍,变形模量介于两者之间。③巴西劈裂方法下岩石的变形破坏为中间起裂,并向两端发展,直接拉伸方法由于受中部切缝的影响,其变形首先会在切缝两端产生并向中间发展,而三点弯曲方法下岩石的变形破坏由底部表面起裂并向中间发展。