岩石冲击损伤特性与冲击压力的实验研究

采用一级轻气炮对岩石试件进行冲击损伤实验,通过飞片速度测试系统测试碰撞速度,从而计算冲击压力,并利用声波测试仪对回收试件进行声波测试,探测试件内部损伤程度,分析了冲击压力与岩样损伤的关系。其结论对岩石的爆破设计有一定的指导性意义。     

岩石冲击损伤特性与冲击压力的实验研究

采用一级轻气炮对岩石试件进行冲击损伤实验,通过飞片速度测试系统测试碰撞速度,从而计算冲击压力,并利用声波测试仪对回收试件进行声波测试,探测试件内部损伤程度,分析了冲击压力与岩样损伤的关系。其结论对岩石的爆破设计有一定的指导性意义。     

岩石循环冲击损伤演化围压效应的实验研究

为研究岩石循环冲击荷载作用下损伤的围压效应, 对大理岩试件在压力试验机上进行模拟冲击加载, 测试受冲击后试件轴向超声波波速。用超声波波速变化量描述试件的损伤度。分析了围压、荷载冲量大小、冲击次数对岩石损伤演化的影响, 得出了大理岩在不同围压下冲击损伤与冲击次数的函数关系。分析了大理岩岩样循环冲击损伤的围压效应。结果表明, 岩石循环冲击损伤具有明显的围压效应, 围压的存在提高了岩石抗冲击破坏的能力。从试验角度证明了在深部矿井中高地应力的存在对钻孔的钻进效率和处于初始应力场中的岩石的爆破破碎效率有重要影响。     

冲击载荷作用下硬煤的动态力学特性研究

为研究硬煤在动载荷作用下的力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试系统开展了径向自由和被动围压2种约束状态下不同冲击速度的硬煤试件冲击压缩试验,研究了硬煤的动态力学特性及其随应变率、约束状态的变化规律,分析了试件的破坏形态,并结合声波测试研究了被动围压时硬煤试件的损伤特性。研究结果表明:冲击速度、约束状态对动态抗压强度峰值和应变率的影响很大,径向自由时动态抗压强度峰值与应变率呈线性增长关系、被动围压时动态抗压强度峰值随应变率的增大而减小;动态抗压强度峰值随冲击速度的增大呈对数关系,随冲击速度的增大,且被动围压时动态抗压强度峰值增长更快;径向自由时,试件的破坏以劈裂破坏和压碎破坏为主,破碎形态和块度取决于冲击速度,被动围压下试件能够保持完整、仅表面和边缘出现裂纹;被动围压条件下,试件的损伤程度与冲击速度呈指数关系。     

深井巷道围岩体声波特性及其规律

为掌握深井巷道松动圈的范围及松动圈内岩石破损程度的变化规律,对云南会泽铅锌矿950 m深井巷道进行现场声波测试。测试结果表明：不同的岩性,具有不同的声波特性,在松动圈范围内,岩体声波特性变化趋势一致;与上部测试结果相比较,松动圈的范围明显增加。在7种不同岩性的巷道围岩中,布置了10个测孔,应用单孔法进行声波测试,并对测试结果进行拟合,获得了深井巷道围岩松动圈范围内声波速度变化规律的数学表达式。为深部岩体的声波特性研究提供可靠的参考依据。     

声波测试中频谱分析技术的初步研究

在对一系列岩石试件、含裂隙有机玻璃模型的声波检测、频谱资料数据处理与分析的基础上,初步探讨了声速、声幅等声波参数与岩体性态的关系、响应特性以及相互敏感程度等问题,进一步为岩体声波检测技术的应用提供了依据。     

岩石单轴加载破坏全过程波速变化特征研究

岩石力学性质是声波监测技术的基础,可通过观测声波在岩石内部传播变化过程判别岩石的稳定性和发育状况。为了解赵庄二号井岩石载荷受力下声波于介质传播过程中变化状况,单轴加载试验采用岩石力学试验机和声波测试系统,对晋城赵庄二号井典型层位的砂岩、泥岩、灰岩加工成标准试样,在单轴加载条件下,采用不同加载方法进行比对,获取方法适用性。然后,利用观测声波对岩石裂隙发育程度、不同岩性的纵、横波波速及应力-应变全过程的变化特征进行了研究。研究结果表明:选用位移控制法可以更好获取全应力-应变曲线;在加载过程中,试样压密、弹性阶段波速呈线性上升的趋势;到达应力峰值后,试样破损,承受力降低并出现软化特征,应力与波速呈非线性变化;波速变化趋势与应力-应变曲线基本一致,不同的应力-应变阶段均发生不同的波速响应特征。通过对岩石加载声波变化特性的测试观察,可对岩体的稳定性或内部裂隙发育程度做出预测预判。     

动力冲击下岩石损伤规律的试验研究

为研究岩石在动力冲击下的损伤规律,试验采用一种简易落锤装置,以获取动力冲击,并设计了3组试验,考虑无围压情况下冲击能量和循环冲击次数对岩石损伤规律的影响。通过对砂岩试件加载冲击,利用非金属超声检测仪检测受冲击后试件超声波波速,并根据超声波波速的变化来描述岩石的损伤度。     

考虑细观特征的红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散

从细观角度深入探讨岩石动态力学特性,是理解岩石爆破破碎机理的方式之一。采用分离式霍普金森压杆对围压作用下的红砂岩试件进行动态加载,以孔隙率变化表征细观特征,基于能量耗散指标研究了红砂岩动态损伤与破碎的能量耗散。结果表明：冲击次数总体趋势是随着气压的增加逐渐减少,试件破碎前能量耗散增加,并没有明显的回弹;在第3次冲击或第4次冲击时,动态特性存在差异;在初始冲击中,孔隙度由中孔、大孔闭合到微孔,随着冲击载荷的增加,微孔孔隙度差值的峰值向后移动。     

采空区石膏矿柱扰动损伤效应试验研究

采用实验室试验研究方法,利用LBY80/120岩石流变扰动效应式流变仪对石膏试块的稳定性进行研究。结果表明:试块的初始静载荷越大,损伤程度越严重,产生初始扰动损伤的时间越短。随着扰动强度增加,当静载荷小于试件单轴抗压强度的56%时,声波降低率小于7%,随着静载荷的增加,声波降低率增加明显,易达到破坏状态。     

露天边坡在爆破作用下损伤特征的试验研究

分析了露天台阶爆破对后部保留岩体造成的损伤特征,采用爆破前后保留岩体的声速、接收波频谱及每米岩芯上的可见裂纹数来衡量爆破对岩体造成的损伤程度及范围．研究表明。为了维护边坡的稳定,应重点考虑损伤“重灾区”内岩体的稳定性．     

煤岩特性对超声波速影响的试验研究

超声波测试技术广泛应用材料内部缺陷与表面裂缝检测和描述,然而其声学参数同煤岩物理特性与结构特征的关系,成为该技术在地下采矿工程中应用的瓶颈问题之一。在大同煤矿集团塔山矿8212工作面采集煤块及顶板岩芯,采用美国Tektronix公司生产的超声波仪,开展不同层理方向煤岩及不同岩性岩石的超声波室内测试试验,并结合CT扫描、磨片分析等微观测试手段和覆压渗透试验获得煤岩内部物质含量组成形态及渗透特性,系统研究密度、层理方向、孔隙度、渗透率、矿物颗粒成分及大小等因素对超声波传播速度的影响。试验表明：纵波与横波波速均表现出随密度增大而增大的趋势;煤岩的超声波速有明显的层理效应,试验发现轴向与层理的夹角由小变大,其纵波和横波波速呈减小趋势,轴向平行层理煤岩的纵波、横波波速分别约为轴向垂直层理的1.22,1.23倍;纵波波速随孔隙率与渗透率的增大而减小,且煤的渗透率亦呈现明显的层理效应,轴向平行层理煤岩的渗透率约为轴向垂直层理的57.1倍;岩石矿物颗粒越细纵波波速越大,岩样纵波波速依次以细砂岩、中粗粒砂岩、含粗砂细砾岩和粗粒砂岩由大到小排列。     

应用声波测试评价秦山核电二期工程岩基稳定性

本文根据单孔声波测井、电火花、剪切锤、大距离放炮等不同振源的跨孔测试及岩心超声测试资料,利用纵横波波速及跨孔穿透信号的波形特征,振幅衰减,频率成分的变化、尾波面貌、横波分裂等,对秦山核电二期工程地基岩体的风化程度、裂隙发育程度、岩性均一性、岩体完整性、岩体各向异性等进行了定量评价。进而根据速度各向异性的图形、确定了岩体中应力的方向。为综合评价该工程地基稳定性提供了可靠依据。     

基于PFC2D的不同倾角组合孔洞岩石力学特性及破坏特征

天然岩体中存在不同几何形状的裂隙和孔洞缺陷,这些孔洞缺陷改变了岩体的力学特性,是引起围岩失稳的关键因素,对复合孔洞缺陷模型进行研究,有助于围岩的稳定性控制。鉴于此,本文采用二维颗粒流（PFC2D）软件对不同倾角组合孔洞缺陷的岩石进行单轴压缩试验,研究了其对岩石力学特性和破坏特征的影响。结果表明：孔洞缺陷的存在降低了岩体的单轴抗压强度、峰值应变、起裂应力和损伤应力,加速了裂纹的产生,促进了岩石的破坏。不同倾角对试样的力学性能和损伤程度的影响不同,随着倾角的增大基本呈先降低后升高的趋势。裂纹产生前,各模型的拉应力集中区分布在孔洞的上、下端部,压应力集中区分布在孔洞的左右两侧;模型破坏后,压应力集中区域沿孔洞的左右端部转移至模型的左右两侧。 关键词：PFC2D;组合孔洞;力学特性;破坏特征     

岩爆的超声波监测及预测预报方法试验研究

针对岩爆监测研究的不足,开展了完整硬岩岩爆单轴压缩试验及全过程超声波监测,分析了完整硬岩岩爆破坏特征及超声波前兆规律,探讨了完整硬岩岩爆的预测预报。结果表明:对于完整硬岩岩爆,当加载载荷达到其峰值强度便产生噼啪声响,随之发生爆裂,通过分析碎片,发现试样靠近外部区域劈裂现象明显,越靠近试样内部其破裂面的粉化程度越严重,剪切现象越明显,是源于内部被约束程度的增加导致的强烈摩擦作用和高耗能的结果;通过对完整硬岩岩爆全过程超声波监测,发现波速由平稳不变发展到波动状态、首波波幅由微小的起伏波动发展到较大的起伏波动、衰减系数从增加转为下降均可作为岩爆发生的前兆;首波波幅由总体上减小转为明显增加也可作为岩爆发生的前兆,首波波幅由一直减小发展到微小起伏波动可作为岩爆发生的前兆;硬岩超声波频谱图可反映硬岩试样在载荷作用下其内部由变形发展到产生损伤再到破裂随即岩爆的过程。     

脆性岩石循环加卸载试验及应变损伤参数分析

为研究不同应力状态循环加卸载条件下脆性岩石的强度、变形和损伤力学特性,对马城铁矿辉绿岩开展了单轴压缩、三轴压缩以及单轴、三轴循环加卸载等不同应力路径岩石力学试验,得到了脆性岩石在单轴和三轴条件下的强度、变形特征以及循环加卸载应力-应变曲线变化规律。给出一种岩石循环加卸载过程中相对应变损伤参数,结合现有损伤力学理论,对脆性岩石破坏过程中的损伤演化规律进行了研究。试验结果表明：①UCS条件下,循环加卸载峰值强度比平均单轴压缩峰值强度低10%~20%;CTC条件下,峰值强度出现离散性。②循环加卸载过程中弹性常量变化趋势跟岩石内部微裂隙的闭合、张开、扩展等断裂损伤机制密切相关。③岩石内部的损伤积累程度随循环次数的增加而不断增大,绝对应变损伤参数几乎不受围压作用的影响,而相对应变损伤参数受到围压的约束作用。     

Self-recovery ability of stress-damaged salt rock experiment

After being compressed to different plastic deformation stages, the salt rock samples with lateral stress damage of 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 were selected. Ultrasonic technology was used to monitor the wave velocity variation law of stress-damaged salt rock during the self-recovery experiment under different temperatures to analyze the influence of initial stress damage and temperature during the self-recovery of salt rock. The experiment shows that the change of salt rock axial wave velocity is smaller than that of lateral wave velocity. The sample ultrasonic velocity is positively correlated with the time of self-recovery, and the damage had been recovered to a certain extent. In the first 200 hours of self-recovery stage, the salt rock lateral damage recovers fast, and then the damage remains almost unchanged. The value of lateral stable damage is positively correlated with the value of lateral initial stress damage. With the increase of temperature, the recovery of lateral damage speeds up and the value of stable damage decreases; the axial damage of salt rock almost remains unchanged during the self-recovery experiment.