深部高地应力下岩石力学行为研究进展

越来越多的煤矿和金属矿进入深部开采.随着开采深度的增加,一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重,且深部开采中巷道与采场的维护理论也与浅部有十分明显的区别.人们认识到这种差别的根源在于岩石所处的赋存环境上的差异,深部与浅部在赋存环境上的差别是所谓"三高"即高地应力、高地温和高孔隙水压,尤其是高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为.简要介绍了深部开采现状、深部开采面临的技术难题以及深部岩体所处的高地应力环境,在此基础上,综述了深部高地应力条件下有关岩石力学性质的研究进展,包括高应力条件下岩石的脆-延转化特性、岩石的流变特性、岩石的强度特征、岩石的破坏特征尤其是岩爆等.文章最后指出深部条件下热-水-力耦合模型是一个值得关注的研究方向.

岩石断裂和破碎的分形研究

岩石断裂与破碎的研究一直是岩石力学的前沿领域,也是采矿、能源、水利、交通、地震等众多工程领域不可或缺的理论基础。本文系统介绍了将分形理论引进到岩石断裂和破碎研究的成果,其中包括岩石微观断裂、宏观裂纹动态扩展以及岩体破碎的块度分布,旨在从一个侧面反映分形理论在岩石力学中的应用,最后还给出了一个工程应用的例子。本文的部分结果曾发表于国际杂志上。

基于断裂力学与损伤力学的岩石强度理论研究进展

随着对岩石本质特征认识的不断深入 ,岩石强度理论的研究逐渐由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展 .文中对经典岩石强度理论的研究进行了简要回顾 ,总结了基于断裂力学以及损伤力学分析的岩石强度理论研究进展 .

Hoek-Brown强度准则的断裂力学理论研究

采用Griffith关于岩石内部微裂纹分布的假定,用一个角量 来表征三轴压力下岩石内微破裂密度,依据线弹性断裂力学中复合裂纹问题的有关准则,导出了 与外载的关系,进而以岩石受压过程中的细观现象为基础,选取 (即 对轴向应力的变化率)作为岩石在三轴压力下的破坏特征量,从理论上导出了与Hoek-Brown经验强度准则完全一致的强度公式。

数字散斑相关方法与应用研究进展

数字散斑相关方法(digitalspecklecorrelationmethod,DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点,其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明.近年来该方法在理论上逐步完善,一些现代的数学理论和数学方法(例如:小波变换、遗传算法、神经网络等)逐渐被引入到该方法中;在实验中的各个技术环节上正在逐步的改进,其结果的精度逐步的提高,结果收敛的速度也逐渐的加快;其应用的领域正逐渐从常规材料的测试向一些新型材料测试、从宏观场逐渐向细微观尺度、从常规环境向比较恶劣的环境、从实验室测试逐步向工程现场应用、从静态准静态向动态准动态等方面发展.本文简要介绍了DSCM的基本原理和数学模型,在相关搜索的改进、相关系数的选择、灰度级的重建和图像识别方面的进展以及在材料力学性能测试,微尺度变形场测量等方面的应用.最后就这一实验测量技术的几个可能的发展趋势进行了预测.

岩体节理表面形貌的各向异性研究

本文根据激光表面仪测量的节理表面形貌数据 ,通过将高度分布转化为斜率分布、并对斜率分布采用频谱分析的方法 ,研究了节理表面形貌的各向异性特征。一般的统计参数只能给出节理表面剖线某种性质的平均测度 ,很难捕捉节理表面的各向异性性质。而功率谱密度全面反映了节理表面形貌中大尺度上的起伏和小尺度上的涨落 ,具有一般统计参数不可比拟的优越性 ,通过定义累计功率谱密度指数psd 的方法 ,定量地表征了岩体节理表面的各向异性。

损伤理论在纤维混凝土弯曲性能研究中的应用

通过钢纤维混凝土 4点弯曲试验 ,对经典的刚度衰减法等一系列描述损伤的模型进行了分析比较 ,同时对依赖于应变的分段损伤模型进行了分析 ,认为修正后的刚度衰减模型更能够反映混凝土及纤维混凝土弯曲损伤的发展规律。此外 ,对于以损伤耗散能量法建立的岩石损伤模型 ,利用弯曲试验结果进行分析 ,同样可以用来描述混凝土弯曲损伤演化规律。

岩体节理表面形态描述的研究进展

岩体节理表面形态描述方法可粗略地分为统计学方法与分形几何方法,总结了这两种方法对岩体节理表面形态描述的研究进展,并分析了存在的问题.

村庄下特厚煤层不搬迁开采的现实途径研究

根据兖州矿区的采矿地质条件、生产要求及试验结果 ,提出解决兖州矿区特厚煤层不迁村开采的现实途径 ,并进行方案的预计分析 ,论证了其可行性 。

钢纤维对混凝土裂纹的抑制及其对抗渗性能的影响

按照高强度 (HSC)与普通强度 (NSC)两个系列分别配制了素混凝土与钢纤维混凝土。通过劈裂试验测试了混凝土的抗裂纹扩展能力与卸载后的裂纹闭合能力 ,获得了具有不同扩展宽度的裂纹 ;然后通过对带裂纹试件的水渗透性试验 ,确定了裂纹宽度COD (CrackOpeningDisplacement)对混凝土渗透系数Kf 的影响关系 ;通过研究劈裂试验中获得的纤维对卸载后裂纹闭合能力的提高关系 ,可以推知纤维对渗透系数的影响。试验发现 ,由于HSC对纤维的握裹力高等原因 ,卸载后钢纤维HSC的裂纹闭合能力高于钢纤维NSC ,因此 ,钢纤维HSC的水渗透性低于钢纤维NSC。

局部高密度钢纤维混凝土弯曲疲劳损伤演变规律

在混凝土弯曲构件底部用高密度钢纤维局部增强称为局部高密度钢纤维混凝土(PHPFRC)与同样纤维掺量的传统钢纤维混凝土(SFRC)比较它可以用相近的价格获得高得多的刚度﹑承载力和抗疲劳断裂性能为了能够预测PHPFRC在循环荷载作用下的疲劳寿命需要确定其疲劳损伤演变规律本文通过试验发现局部高密度钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤表现出韧性材料所具有的性质基本上接近韧性损伤这与素混凝土及传统钢纤维混凝土有本质的不同根据其疲劳特性的实验结果探讨了PHPFRC弯曲疲劳损伤阈值结合损伤理论建立了适合于纤维体积掺量为1.

粗糙表面分维计算的立方体覆盖法

针对三角形棱柱表面积法和投影覆盖法在计算粗糙表面分形维数中存在的问题 ,提出了计算粗糙表面分维的立方体覆盖法 ,对计算结果进行了对比分析 ,并进一步对表面分维计算中的有关理论问题进行了分析 .发现立方体覆盖法作为一种几何意义上的覆盖法 。

深部软岩巷道喷射钢纤维混凝土支护技术

针对深部软岩的基本特征 ,提出了深部软岩巷道支护的新思路 ,即改变现有的锚喷作业顺序 ,并通过在素喷混凝土中掺入适量钢纤维的方法来改善混凝土的整体力学性能 ,使之更好地适应软岩巷道大变形的需要。借助数值模拟 ,进行了支护方案的对比分析 ,并提出了合理的支护方案。该方案在鹤壁矿务局第 10煤矿 - 5

混凝土与纤维混凝土的劈裂试验及损伤描述

描述工程材料在服役期间所受到的损伤,是评估其可靠度、耐久性等指标的重要依据.本文根据混凝土与纤维混凝土劈裂试验的结果,对一些损伤模型存在的问题进行的探讨认为:对于混凝土复合材料,卸载曲线的斜率受到粗骨料和纤维等因素的干扰,卸载刚度的衰减不能精确描述损伤的演化.并且,针对不同的极限状态,损伤描述应该有不同的形式.针对损伤对混凝土抗渗性能的影响问题,本文提出了损伤描述表达式.

岩体中渗流形貌演化的随机理论描述

基于砂岩中流体渗流的细观实验 ,引入随机理论描述了渗流边界的演化过程 ,研究了孔隙介质细观结构对渗流行为的影响 ,揭示了渗流边界出现复杂形貌的机理。实验结果初步证实了随机理论分析的正确性。

世贸中心大厦为何坍塌?——简化分析

对2001年9月11日纽约世贸中心大厦整体坍塌的原因作了简化的近似分析.分析表明:如果大厦某一层大部分支柱在持续高温作用下失去了承载能力,则整个大厦就会彻底坍塌.尽管采用了一些对承载能力有利的简化假设,但仍发现其结构抗力比实际所需的承载能力低一个数量级.