深部硬岩截割特性及可截割性改善方法

深部硬岩的截割特性受到岩石特性、截割参数、应力环境等众多因素影响。利用TRW−3000型岩石真三轴电液伺服诱变(扰动)试验系统研究了受限应力条件、截齿加载方式、岩石力学特性、人为诱导缺陷等对硬岩截割特性的影响。研究发现:在单轴受限应力下,随受限应力增大岩石截割由易变难再变易,高单轴受限应力反倒有利于截齿破岩,但当单轴受限应力过高时,截齿破岩扰动易引发岩爆;动静组合破岩时,截齿预静载越大破岩能力越强;随着岩石脆性指数的增大,岩石可截割性先降低后升高;诱导加卸荷损伤、临空面切槽、临空面钻孔等人为诱导缺陷可提高硬岩的可截割性。同时,获得了深部硬岩可截割性改善方法,提出了深部硬岩矿体非爆机械化开采模式。采矿试验证明,开挖诱导巷道致裂矿体形成松动区后利用掘进机破岩和在矿柱底部开挖预切槽后利用高频破碎锤破岩,可将非爆机械化采矿效率从32.6 t/h分别提高到107.7 t/h和158.2 t/h。

水力耦合作用下非饱和压实黄土细观变形机制试验研究

对两种状态的压实黄土进行了一维常含水率压缩试验及常应力增湿试验,结合压汞法及扫描电镜等细观结构研究手段,对压缩以及增湿作用下压实黄土的细观结构演化进行分析,进一步对压实黄土在水力耦合作用下的细观变形机制进行探讨。研究结果表明:常含水率压缩下,压实黄土饱和度增大,可以在进一步压缩下发展为饱和土的固结过程;细观层面上非饱和压实黄土的压缩是其大孔隙在应力作用下塌陷减少的结果,而小孔隙分布在压缩中不受影响;常竖向应力下增湿,压实黄土的湿化变形随着竖向应力的增大呈现先增大后减小的趋势,最大湿化应变发生在压实应力附近。细观层面上,湿化作用下,颗粒及团聚体之间的黏结弱化,发生崩塌滑移,大孔隙塌陷减小而小孔隙增多,湿化后土体结构趋于均匀稳定。而压实黄土的蠕变也是在恒定荷载作用下土颗粒或团聚体的蠕滑、大孔隙进一步压缩引起的。结合研究结果,进一步从细观角度对黄土高填方施工期及工后期沉降进行总结阐述。