粘土体裂隙效应中的分形几何现象

根据分形理论，研究了成都、合肥粘土体裂隙效应中存在的分形几何现象，表明裂隙空间展布、极点分布、土样强度的尺寸效应等均具分形结构。计算结果表明，成都粘土的分维值普遍大于合肥粘土，同时还探讨了成都裂隙性粘土体变形模量E0与其空间展布分维值Dk的相关关系。

某钨矿裂隙岩石力学性能分析

为分析裂隙对某钨矿岩石力学性能的影响,以同一区域的完整变质砂岩和含裂隙变质砂岩为研究对象,进行单轴抗压试验、单轴压缩变形试验和抗拉试验。试验结果表明:与完整变质砂岩相比,裂隙变质砂岩的各项力学性能指标均出现了大幅度下降,其中,抗压强度下降70%,抗拉强度下降50%,而试件抗压和抗拉破坏形式显示裂隙诱导甚至控制岩石的破坏。根据大幅下降的各项力学指标,矿山应在岩石裂隙发育区域做好地压控制措施,严防裂隙贯通扩张引起岩体局部破坏,必要时实施超前支护。

泥岩孔裂隙分布特征及其对吸水性的影响

基于泥岩样品的扫描电镜测试和液氮等温吸附试验,系统研究煤系泥岩的显微孔裂隙形态特征和分布规律,进而探讨孔裂隙分布特征对其吸水软化崩解性的影响规律。主要研究成果为:①泥岩孔裂隙类型有粒间孔、层间孔、粒缘收缩孔、气胀孔、溶蚀孔、矿物铸模孔及裂隙等;②孔裂隙的发育程度及相互间的连通性差,自然状态下,多以隐裂隙的形式存在,肉眼很难辨别;③孔裂隙以所含黏土矿物微集聚体间孔隙和构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙为主,其中构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙体积占泥岩总体积的20%以上;④泥岩吸水软化崩解是在宏观结构破坏或扰动的基础上,由微孔裂隙吸附效应引起的,受其物质组成不同的影响,自然吸水率和软化崩解机理存在明显差异。

基于声发射参数分析的红层泥岩高周循环加卸载损伤及变形特性

为研究不同应力上限及加载频率条件下软弱红层泥岩的损伤及变形特性,基于声发射损伤监测手段开展高周循环加卸载试验,系统分析应力上限与加载频率对红层泥岩损伤及裂纹扩展模式的影响。结果表明:当应力上限低于屈服临界动应力值时,泥岩经历先剪缩后缓慢剪胀的过程,岩样中微裂隙的发展与黏土矿物的膨胀逐渐占据主导地位;低频AE信号产生于静载阶段,而高频AE信号主要出现在循环加载阶段,且随加载频率的增大,超过300 kHz的超高频声AE信号占比逐渐增大;红层泥岩循环荷载下所产生的裂纹总体以张拉裂纹为主,但第I阶段剪切裂纹占比相对其他阶段较大,且随着动应力幅值减小或加载频率的增大,剪切裂纹所占比例减小;在裂隙自愈合效应下,泥岩中由动载引起的损伤裂隙会被逐渐修复,且随着放置时间的增加,声发射Kaiser效应逐渐减小甚至消失。

岩石三维内置裂隙的尺寸效应研究

采用切割、粘结技术,利用红砂岩制作了含三维内置裂隙的圆柱体试件,通过试验和裂隙扩展后的CT图像扫描分析,结合裂隙扩展的数值模拟,研究了在单轴压缩条件下裂隙尺寸的变化对岩石裂隙扩展、破坏规律和应力分布的影响。结果表明,含裂隙试件的峰值强度和峰值应变的折减程度随裂隙直径和张开度的增大而增大;随裂隙直径的增大,反翼裂纹逐渐退出裂隙扩展过程,裂隙扩展方式以翼裂纹为主;翼裂纹与反翼裂纹的扩展随裂隙张开度的增大而越剧烈,试件到达峰值强度时会出现局部破碎区;试件边界对裂隙周围应力分布有一定影响,随裂隙直径的增大,拉应力从应力集中区至试件边界的递减程度减小,应力集中影响范围逐渐超出试件边界;随裂隙张开度的增大,拉应力从应力集中区至试件边界的递减程度不变,应力集中影响范围增大,但未超出试件边界。