岩石软化温度及其在地球深部岩石力学性质研究中的意义

从高温高压岩石力学实验的角度阐述了岩石软化的现象,提出岩石软化温度的概念和定义以及测量方法.根据对大量经过高温变形试件的显微结构观察,从岩石中各矿物组分对不同温度下的变形反应和机制出发,认为岩石软化现象的本质是岩石中的各矿物组分在高温下逐步由脆性变形向韧性变形和塑性变形转化过程中在岩石力学性质上的综合反映.提出岩石中矿物变形序次及不同组分矿物在岩石中的结构位置和含量是决定岩石软化温度的主要因素.由此进一步讨论了岩石中矿物的变形序次对地壳内岩石脆-韧性变形转化条件的影响及其在地球深部岩石力学性质和地震孕育理论研究中的重要意义.

基于Weibull分布的岩石损伤软化模型及其修正方法研究

利用岩石微元强度服从Weibull随机分布的特点,引进能合理描述岩石微元强度的参量,基于岩石三轴应力-应变试验曲线,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化本构模型。在此基础上,探讨了基于Weibull分布的岩石损伤软化模型参数与围压的关系,并结合模型参数对该模型的影响规律以及岩石破裂过程全应力-应变试验曲线的特点,对其参数进行了合理修正,从而建立了更加符合实际的岩石损伤软化本构模型,并与试验结果及前人研究结果进行了对比分析。分析结果显示了该模型的合理性,表明该模型具有广泛的工程应用前景。

岩石损伤软化统计本构模型参数的确定方法

本文探讨了岩石损伤软化统计本构模型参数与岩石软化变形破裂过程的应力应变全曲线的特征参量的理论关系,建立了本构模型参数新的确定方法。该方法通过常规试验所得到的峰值点的应力应变值即能确定整个本构模型的其它参数,再将峰值点的应力应变值与围压的关系进行拟合,即能将该模型推广成任意围压下的岩石损伤软化统计本构模型。试验表明,本文模型曲线能较好地反映岩石破裂的全过程。

岩石统计损伤软化本构模型及其参数反演

基于岩石微元强度服从幂函数分布的假定提出了损伤变量的一种新形式,由此建立了一个可模拟岩石破裂全过程的统计损伤软化本构模型。该模型含两个待定参数。其中一个可利用岩石三轴试验曲线的峰值点确定;另一个则受到微元强度参数的影响。通过研究微元强度参数对于软化本构模型的影响,提出了合理选择微元强度形式的参数反演方法,由此可最终确定模型参数。计算实例表明该模型能够有效模拟岩石的应变软化特性,应用反演方法确定微元强度参数能够有效提高数值模拟精度。

一种新的岩石损伤软化本构模型

结合岩石微元强度提出了损伤变量的新形式,据此建立了新的岩石损伤软化本构模型.根据岩石三轴试验,可确定该模型中表述损伤变量的双参数.算例表明,该岩石损伤本构模型能反映岩石应变软化性状.

饱和、非饱和岩石损伤统计本构模型探讨

基于统计理论和损伤力学对岩石在荷载作用下的破坏、损伤特征进行了探讨,建立了弹性损伤统计本构模型。在损伤演化方程中全部采用有效应力,并能反映岩石剩余强度。在混合物理论基础上,建立了饱和、非饱和岩石损伤软化统计本构模型。该模型能反映岩石在单轴抗压试验中初始加载阶段全应力-应变曲线稍向上凹曲的特征,以及在岩石受力过程中损伤和空隙(或孔隙)中流体对应力-应变关系所起的作用。与试验结果的比较显示模型是合理的。

水利枢纽工程联合进水口软岩高边坡稳定设计研究

文章研究了联合进水口高边坡设计的稳定性,尤其针对风化软化岩体特性的影响。使用不平衡推力传递法、萨尔玛法和EMU软件,分析了五种工况(开挖、竣工、运行、水位降落和地震)下的稳定性。针对风化软化岩体饱和抗压强度低,提出了严格控制锚固力的方法,增强边坡稳定性。在地震环境中,通过考虑地震惯性力和自重产生的抗滑力平衡,采用回填混凝土策略,进一步提升稳定性。结果表明,水压和水的自重对边坡稳定性至关重要,而在地震和低水位工况下的稳定性需得到足够关注。该研究可为工程设计提供理论和技术支持。

鹤煤九矿深部岩巷支护技术探讨

鹤壁煤电股份有限公司九矿煤炭开采已进入深部,由于地压增大,巷道围岩已转化为工程软岩,原有的巷道支护技术已难以满足深部巷道支护要求。介绍了九矿深部岩巷支护现状及存在的问题,分析了巷道变形破坏原因,对多种深部岩巷支护技术进行了探讨,以寻求适合深部软岩巷道的有效支护技术。

巷道围岩破坏及滞后突水机理研究

我国华北型煤矿开采受底板承压水威胁严重,巷道掘进之后承压水滞后突水是矿井常见的生产安全事故之一。为了减少巷道滞后突水事故,实现安全高效地开采受底板承压水威胁的煤层,采用力学分析理论通过建立数学分析模型和数值模拟模型,运用工程地质与水文地质学相关理论推导与分析。研究结果表明,巷道掘进完成后底角是破坏范围最大的地方;应力失衡是造成围岩破坏的主要原因;应力变化引起能量失衡是造成底板承压水导升的主要原因;水对岩石的软化作用是造成滞后突水的关键因素。提出了可以通过强化巷道支护和注浆改造遭受承压水破坏的隔水层底部结构的方法,防治巷道掘进过程中的滞后突水问题,为防治底板存在高承压含水层,并且具有滞后突水危险性的矿井指明了新方向。