小东沟金矿岩石力学试验与岩体稳定性分级研究

岩体稳定性分级对于巷道合理支护参数的选取至关重要。支护强度不足会威胁工人生命安全,而支护强度过高则导致成本增加。以小东沟金矿为工程背景,制备了51个岩石样品,进行了单轴压缩试验、抗拉强度试验和三轴压缩试验。试验得出小东沟金矿上盘围岩和矿体强度较高,下盘围岩强度较低,平均单轴抗压强度分别为126.58MPa、86.56MPa、71.14MPa。利用Sha-peMetrix3D系统获取了岩体结构面信息,构建了岩体结构面三维图像,分析了节理裂隙的倾向、倾角、间距、迹长等分布规律,得出了小东沟金矿优势节理面。结合Q分级、RMR分级和BQ分级法对小东沟金矿岩体进行了质量评价,结果表明:小东沟金矿6中段和7中段岩体稳定性为Ⅲ~Ⅳ级,稳定性特点为一般~较差。研究结果可为巷道分级支护方法选择和支护参数优化提供基础数据,为矿山安全开采提供保障。

高压脉冲作用下岩石的击穿特性与物理力学参数关系试验研究

高压脉冲提供了一种非常具有应用前景的新型破岩技术。为了研究高压脉冲作用下岩石的击穿破裂特性,并掌握击穿场强与物理力学参数之间的关系,开展了不同岩性岩石的电击穿试验。借助扫描电子显微镜分析了高压脉冲击穿后岩石的微观破裂机制,比较了不同岩性岩石在刚好击穿时的破裂模式,研究了岩石物理力学参数对击穿场强的影响。微观分析结果表明:等离子体通道附近区域呈现高温灼烧特征,晶粒表面光滑且出现孔洞;冲击波作用下裂纹区主要为沿晶断裂和穿晶断裂;过渡区则表现出高温和冲击波共同作用的特征。此外,岩石的击穿场强与密度、波速、弹性模量之间的相关性较弱;而与抗压强度及抗拉强度之间具备一定的量化关系,击穿场强随着抗压强度和抗拉强度的增大呈指数型增长。

砂型3D打印材料在岩体物理模型试验中的应用研究及展望

无法获得内部结构高度一致的岩体试样以及预制缺陷制作困难一直是岩石室内物理试验中面临的关键问题。3D打印技术作为近年来快速发展的先进制造技术,可以作为有效方法实现对复杂结构的制备,目前已经有众多研究学者将其应用于岩石室内物理试验中。为了寻求最接近于天然岩石细微观结构特征以及脆性特征的3D打印类岩石模型,相关学者采用了砂型材料对类岩石模型进行打印以达到代替天然岩石进行试验的目的,相关研究成果证实砂型3D打印材料具有与天然岩石材料相似的脆性特征、表面粗糙度特征、细微观结构特征、裂纹扩展规律等,为砂型3D打印类岩石模型开展岩石室内物理试验奠定了基础。基于此,根据近年来国内外相关研究以及本课题组近六年的研究成果,对基于砂型3D打印材料的岩体模型在岩石室内试验中的研究成果进行了总结分析,指出了现有研究存在的问题和局限性,并对未来砂型3D打印材料应用于岩石室内物理试验中的前景进行了展望。

巨龙铜矿排水巷岩石力学试验与稳定性分级

以巨龙铜矿长距离排水巷道为研究对象,施工15个钻孔进行岩石取样,采用单轴压缩试验探究了天然、干燥和饱水条件下岩石抗压强度。利用剪切实验研究了不同区域岩石的内聚力和内摩擦角。结果表明,微风化英安岩强度最大,岩性较好,微风化千枚岩和微风化凝灰岩次之,强风化凝灰岩和断层角砾岩强度最低,岩性最差,并利用BQ法进行岩体稳定性分级。

基于K-Means聚类与熵权TOPSIS法的岩石可爆性评价研究

露天矿山的爆破块度分布,直接影响到后续的采装、运输和破碎工作。为了控制石墨矿山不同区域爆破块度分布,基于K-means无监督聚类学习法与熵权TOPSIS评价法建立了一种新的岩石可爆性评价模型,选取岩石密度、动力能量耗散率、动态抗压强度、平均应变率、脆性指数作为评价指标,通过熵权计算,发现岩石破碎程度受脆性指数影响最大,受平均应变率影响最小。将此模型应用于实际石墨矿山,可爆性分为10个等级,统计不同分级下的岩石平均破碎粒径,发现可爆性分级等级越高平均粒径越大,有明显的分级特征,验证了模型的有效性。从爆破石墨矿石岩体类型看,岩石可爆性从易到难排序为:片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩。结合石墨矿石微观观测结果分析可知:岩性从片岩向混合岩转变,岩石内部石墨晶质呈下降趋势,石墨矿石可爆性等级也随之越来越高。岩石密度、能量耗散率、动态抗压强度之间呈线性正相关,岩石可爆性与平均应变率、脆性指数存在负相关性。研究成果为矿山矿岩可爆性评价提供了一条新思路,对露天矿山爆破块度优化具有一定的理论和实践指导意义。

下尔呷水电站岩石(岩体)物理力学性质各向异性研究

岩体是岩石和结构面的集合体,具有不均质、不连续、非弹性的各向异性的特性,特别是层状岩石(岩体),各向异性更为明显。对下尔呷水电站砂、板岩各向异性研究的结果表明:岩石的各向异性与岩性、岩层厚度、岩石风化及裂隙发育程度等因素密切相关。

边坡岩体物理力学参数的统计特征研究

在试验的基础上对红砂岩边坡岩体物理力学参数的统计特征进行了研究，获得了进行岩质边坡可靠性分析时所需的各主要物理力学参数的近似概率分布模型。

拉剪应力状态下岩体裂隙扩展的断裂力学机制及物理模型试验

开挖卸荷岩体裂隙面通常处于拉剪应力状态。在裂隙应力和变形状态分析的基础上,采用线弹性断裂力学理论和物理模型试验研究了拉剪应力状态下裂隙扩展的力学机制。岩体裂隙在拉剪应力状态下沿裂隙面间的滑动抗剪摩擦力消失,裂隙起裂沿Ⅰ型张拉裂隙断裂韧度KⅠ最小的方向起裂,并最终发展与卸荷拉应力方向垂直;拉剪应力状态下岩体的总位移方向平行于拉应力方向,通过合理的位移假设,基于能量及线弹性断裂力学理论,求解了拉剪应力状态下分支裂隙扩展过程中尖端的动态应力强度因子和扩展长度判据;通过拉剪应力状态下单裂隙扩展物理模型试验验证了理论推导的正确性。

基于分形理论的岩体粗糙裂隙中溶质运移预测模型研究

为研究裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响,以及粗糙度对水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t)的控制作用,基于分形理论计算了不同裂隙的粗糙度和定水头下的水力开度,讨论了裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响以及不同分形维数裂隙的渗流量和流速。通过耦合Navier-Stokes方程和对流−扩散方程(advection-diffusion equation,简称ADE)获得了裂隙中溶质运移穿透曲线,利用ADE经典解析解耦合直接模拟的穿透曲线,得到了水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t),讨论了D_(L)和V_(t)对溶质的控制作用及其与粗糙度的相关性,建立了基于分形理论的粗糙裂隙中溶质运移预测模型,并将该模型与直接模拟和基于几何特征的预测模型进行了对比验证。研究结果表明:分形维数D和幅度参数K_(v)表征裂隙面粗糙度的效果较好,D_(L)和V_(t)与分形参数DK_(v)的相关性较高,所建立模型对于岩体粗糙裂隙中的溶质运移模拟具有很好的适用性和准确性。

卸载速率对卸载诱发注浆加固节理岩体滑移行为影响的试验研究

为研究卸载速率对水泥注浆加固节理花岗岩卸载诱发滑移行为的影响,利用TATW-2000岩石三轴试验系统对接近临界应力状态下的注浆加固节理花岗岩进行了恒轴压分级卸围压的诱发滑移试验,卸载速率分别为0.1、0.5、1、5、10 MPa/min。研究表明:(1)在剪切滑移过程中,岩-浆黏结界面会相互磨损,花岗岩会在水泥断面表面留下大量微划痕。随着卸载速率升高,节理粗糙度系数(joint roughness coefficient,JRC)值分别为17.52、16.25、15.65、12.82、10.72,这表明卸载速率越大,水泥断面表面的微划痕越小。(2)各围压卸载期内的平均剪切滑移速率随卸载速率变化关系符合幂函数关系,平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,但升高速率逐渐减小。在应力-应变滞后效应的影响下,各围压保持期内的平均剪切滑移速率也随卸载速率的增加而增加。卸载速率为0.5、1、5、10 MPa/min时,围压保持期的平均剪切滑移速率远小于围压卸载期的平均剪切滑移速率;卸载速率为0.1 MPa/min时,围压卸载期和围压保持期的平均剪切滑移速率相对差距较小。(3)动态滑移的平均剪切滑移速率比蠕变滑移的平均剪切滑移速率高一个数量级。蠕变滑移和动态滑移的平均剪切滑移速率随卸载速率的升高而升高,持续时间随卸载速率的升高而减小。(4)卸载速率小于1 MPa/min时,试样发生失稳滑移时对应的围压与卸载速率呈正相关,卸载速率大于1 MPa/min时呈负相关。

基于地震信息的岩体物理力学参数分析软件与应用

采用了C++语言和Visual C++6.0开发环境开发了一套基于地震信息,并结合地质和测井资料的综合分析软件,获得的了国家软件版权,该软件由5个模块组成,即基本参数模块、试验分析模块、声波测井标定和修正模块和岩石(体)物理力学参数分析模块和自定义模块.将基本参数模块、试验分析模块得到的结果应用到岩石(体)物理力学参数分析模块中,也可以根据用户实际需要和研究区特征自定义函数进行计算.各部分之间数据相互依赖,运行时一般遵循其逻辑顺序,但它们又能保持相对独立.通过淮南煤田潘东勘探试验区应用取得了好的应用效果.

第一届全国大坝岩体力学研讨会暨第三届岩石力学与工程学会岩体物理数值模拟研讨会纪要

第一届全国大坝岩体力学研讨会暨第三届岩石力学与工程学会岩体物理数值模拟研讨会于1993年2月、12日至16口在成都召开。会议由中国电力企业联合会科技工作部、中国岩石力学与工程学会岩体物理数值模拟专业委员会、能源部、水利部成都勘测设计研究院共同主持。

基于岩体质量分级的岩石力学参数研究

通过现场声波测试等快速测试手段 ,结合工程地质定性评价 ,应用BQ体系和RMR体系 ,对岩石边坡进行岩体质量评价 ,并分析了BQ体系和RMR体系的相关关系 .在此基础上估算岩石力学参数 。

岩土工程数值方法与高性能计算学术研讨会暨中国岩石力学与工程学会岩体物理与数学模拟专委会年会

我国岩土工程建设已进入了一个前所未有的发展阶段。以溪洛渡、小湾、锦屏、白鹤滩等为代表的一批300 m级高拱坝的设计、建设和工程稳定性分析,以“南水北调西线工程”为代表的跨流域调水工程,城市建设中的大型地下工程,国家新一轮铁路、公路路网建设中的岩土工程,以及资源开采中的深部岩石力学问题等,都面临一系列挑战性的数值分析问题,特别是大尺度模型的数值分析问题。当前所使用的数值分析方法以及常规的经验已难于满足这些课题的分析要求。目前国际上日益发展的高性能计算技术与大规模数值分析方法,为满足大型工程问题分析的要求带来了新的契机。本次会议将围绕重大岩土工程数值分析与高性能计算开展相关专题的研讨与交流,促进岩土工程数值方法和高性能计算技术的发展,为我国重大岩土工程建设服务。

岩石力学发展的新阶段──工程岩体力学

随着岩石力学及其相关学科的不断完善和发展以及对现行岩体力学中存在的有关问题的不断解决，岩石力学正逐步进入一个新的发展阶段──工程岩体力学阶段。工程岩体力学的理论体系主要包括：岩体结构的相对性、工程岩体的连续性、工程岩体的几何大变形、工程岩体的物性关系和物性参数等。

岩体力学特性的数值和物理混合试验方法

借鉴数值和物理混合试验思路,对岩体工程力学特性的数值和物理混合试验进行了初步研究。采用数值和物理混合试验方法预测岩块单轴压缩全应力—应变关系曲线,并与传统数值模拟方法采用理想弹塑性Mohr-Coulomb破坏准则获得的曲线进行比较,结果表明:数值和物理混合试验方法可以获得全应力—应变关系曲线峰前非线性阶段和峰后破坏阶段,优于传统数值模拟方法,初步说明该方法是可行的;岩块内挖取的试样个数和试样尺寸变化对计算结果影响较大,挖取试样个数越多或挖取试样尺寸越大,岩块全应力—应变关系曲线峰后破坏阶段越明显,并且更接近真实岩块的力学特性。

川西若洛隆-措莫隆复式花岗岩体岩石学及其有关锡矿成矿的物理化学条件

一、地质概述与锡多金属成矿关系密切的雀儿山-格聂花岗岩带位于义敦碰撞带西部盖玉-定曲断裂带与德格-乡城断裂带之间。北北西向一级区域构造控制着含矿酸性岩浆岩带的展布,不同构造交接复合部位,次级褶皱及断裂对含矿岩体及矿化富集有明显的控制。该岩带北起邓柯南至乡?..

大厂91号矿体岩石力学参数工程处理

由于岩体中结构弱面的存在，以及地下水等因素的影响，致使岩体力学参数与相应的岩石试块力学参数之间存在很大的差别。现采用M．Cergi、Z．T．Bieniawski和Hoek－Brown等多种方法对广西大厂91号矿体的岩石力学参数进行工程处理，最后给出了相应的岩体力学参数推荐值。

浅析节理对岩体物理力学性质的影响

岩体中含有大量的节理裂隙。裂隙由张开到关闭形成的应力应变曲线是非线性的 ,裂隙间的摩擦引起了加卸载间的滞回和应力波的衰减 ,而剪胀又是新的裂隙形成的重要标志。研究表明裂隙对岩体的物理力学性质有重要影响 ,岩体也因此具有特殊的“塑性屈服”