泥质粉砂岩蠕变特性及非线性蠕变模型研究

为揭示地下岩体非线性蠕变力学特性,对中风化泥质粉砂岩开展分级单轴加载蠕变试验。泥质粉砂岩典型蠕变曲线可划分为减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变阶段,使用给定蠕变速率阈值法求得的岩石长期强度为14.3 MPa。为了描述岩石非线性蠕变特性,引入了一个与时间应力水平相关的非线性黏塑性元件,将其与广义Kelvin体和带开关的黏性体串联,得到了改进的非线性黏弹塑性蠕变模型。使用Origin平台的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演得到模型的蠕变力学参数,通过将广义Kelvin蠕变模型、伯格斯蠕变模型和改进黏弹塑性蠕变模型与试验曲线进行比较,分析了各自的适用特点。结果表明：本研究提出的改进黏弹塑性蠕变模型可以较好地描述中风化泥质粉砂岩加速蠕变阶段特征,揭示了泥质粉砂岩的非线性蠕变力学特性。     

片岩的力学特性试验研究

本文通过片岩在单轴应力作用下的岩石力学特性试验研究,得出岩石试块的强度特征、变形特征和破坏的一般规律。试验证明:片岩的强度特征、变形特征与作用应力的大小、作用应力与结构面之间的夹角有密切关系。同时证明岩石在弹性应力范围内,由于片理面之间具有较强的粘结力,岩石的各向异性表现不很明显;当施加的作用应力超过它的粘结力时,片理面间出现微小裂隙,应变发生突然变化,随着作用也力的增加,裂隙逐渐扩大,最后导致岩石突然破坏。     

某矿岩体节理调查与统计分析

对某矿岩体节理情况进行了详细坑道调查与统计分析,获知了矿区粗安岩具有平均走向NE52°和NW 305°两组最为发育节理、泥质粉砂岩具有3组节理,粗安岩和泥质粉砂岩稳定性均良好,且粗安岩的稳定性高于泥质粉砂岩,研究成果为工程岩体力学特性分析、力学参数修正和采矿工程结构稳定性分析等研究提供了重要依据。     

片岩的力学特性试验研究

本文通过片岩在单轴应力作用下的岩石力学特性试验研究, 得出岩石试块的强度特征、变形特征和破坏的一般规律。试验证明:片岩的强度特征、变形特征与作用应力的大小、作用应力与结构面之间的夹角有密切关系。同时证明岩石在弹性应力范围内, 由于片理面之间具有较强的粘结力, 岩石的各向异性表现不很明显; 当施加的作用应力超过它的粘结力时, 片理面间出现微小裂隙, 应变发生突然变化, 随着作用也力的增加, 裂隙逐渐扩大, 最后导致岩石突然破坏。      

数值方法中岩体力学参数的选择

对岩体工程数值计算方法中节理岩体力学模型（包括变形特性、强度特性）的选取进行了分析总结。结果表明，节理岩体的强度模型与变形掀起性都与岩体中的岩块材料性质、岩体中结构面性质及其分布形成以及所处的地应力环境有关，提供了不同条件下的岩体力学模型的数学表达式，为数值计算中节理岩体力学模型的选取提供参考。     

混凝土包裹砂岩复合结构变形破坏特征分析

矿山工程中针对不稳定矿柱,对其进行混凝土包裹处理,是一项行之有效的加固措施.国内外对混凝土包裹岩石复合结构的研究相对较少.通过混凝土包裹砂岩复合结构单轴抗压强度试验,对其变形破坏特征进行分析.结果表明:混凝土包裹砂岩复合结构在单轴荷载作用下,其破坏形态以“X”型渐进式为主,裂纹主要为“X”型贯穿包裹体;经混凝土包裹处理的砂岩,其极限荷载与残余强度明显提高.从能量的角度研究了单轴压缩条件下混凝土包裹砂岩复合结构的力学行为,分析了混凝土包裹砂岩复合结构与未包裹砂岩在变形破坏过程中能量吸收与极限荷载之间的关系,进而从能量的角度说明混凝土包裹措施对提高矿柱极限荷载具有较大贡献.      

顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征.研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏.在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律.边坡安全系数f_s随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数f_s随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7.3°时,f_s取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.      

用三轴试验求算岩体强度的探讨

探讨了确定岩石结构面剪切强度参数的新方法—用三轴试验确定岩石结构面强度曲线 ,通过理论分析及试验研究 ,表明这种方法是可行的。然后用三轴试验确定的岩石强度曲线及结构面强度曲线来求算岩体强度参数。     

岩石结构面注浆前后抗剪特性数值分析

岩石结构面力学特性研究一直是岩石力学的热点问题,为研究注浆前后岩石结构面力学特性,利用ANSYS建立了结构面剪切计算模型并导入FLAC3D进行计算,采用等效参数模拟方法对比分析了3种结构面类型在台阶高宽比为0.5和0.3下结构面的力学特性.结果表明:台阶宽高比不同台阶所表现的破坏规律不同,高宽比大时为剪断破坏,高宽比小时为压切破坏;注浆对提高结构面抗剪强度作用明显.最后,根据试验结果提出了非控制性爬坡角概念.     

真空热轧不锈钢复合板界面结合行为的研究

为了研究真空热轧不锈钢复合板的结合行为,本文以热轧304不锈钢/Q345低碳钢复合板为研究对象,通过剪切试验及组织分析等手段研究了变形量及真空度对不锈钢复合板结合性能的影响规律.结果表明,轧制总变形量从35%增加到75%之后复合板的剪切强度大约可增加100 MPa.真空度降低会导致结合界面氧化程度增加,进而降低复合板的结合性能,当真空由0.1 Pa变为20 Pa时,界面氧化物的比例由约10%提高到约50%,剪切强度由440 MPa降低到了350 MPa左右.最后根据试验结果提出了热轧不锈钢复合板的结合行为.     

循环荷载下岩石材料力学特性研究进展

工程实际中的岩体常常受到地质构造运动、工程施工及次生应力场等循环荷载作用,表现出与单调荷载不同的力学特性.为了更好地研究循环荷载作用下岩石材料的力学特性,对强度特征、变形特征及破坏特征3个方面进行了总结分析,同时对现有研究的局限性提出了几点建议:在更宽频率范围内研究频率对循环力学特性的影响,从而得出更为准确的结论;将现...     

高密集片理结构千枚岩边坡变形特性研究

以某露天采场边坡为例,结合现场勘察,对高密集片理结构千枚岩边坡的变形特性进行了分析,揭示了该类边坡岩体的失稳模式,并综合分析了该边坡的变形破坏机制及发展趋势.研究结果表明,该类边坡岩体具有多种失稳方式,其中以局部的弯曲折断破坏为主,并在一定条件下,可能朝着蠕滑—拉裂的破坏方式发展.     

Mechanical Properties and Microstructure Evolution During Deformation of Fe–Mn–C TWIP Steel

The mechanical and deformation microstructure properties of the Fe–Mn–C TWIP steel was investigated by means of tensile experiment, in situ scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM).The results showed that the sample has excellent mechanical with tensile strength of the steel is about 1140 MPa and the yield strength is higher than 480 MPa, while the elongation is above 57%, the true stress–strain curve from tension tests exhibited repeated serrations and its strain‐hardening rate is constantly changing. It is found that there were different deformation mechanisms at different deformation stages result in the unique true stress–strain curve. Dislocation slip dominated the initial deformation and with the accumulation of deformation stress concentration reached the twin shear stress resulting in twin shear, which lead to TWIP effect. As the strain capacity increased continually, the parallel twins can no longer rotate and shear deformation occurred, which lead to the forming of shear bands. The intercoordination of slip deformation, twin deformation, and shear deformation mechanism make the TWIP steel show high strength and high plasticity.     

阿塞尔轧管机轧制荒管时的内螺纹缺陷分析

针对阿塞尔轧管机轧制薄壁荒管时出现内螺纹缺陷的问题,从阿塞尔轧管机的变形特点,分析了内螺纹缺陷的产生原因,并采取相应的纠正措施。生产实践证明,相应的纠正措施对克服内螺纹缺陷起到明显的效果。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

分级尾砂胶结充填体强度参数试验研究

在矿产资源开采过程中会产生大量的固体废料,固体废料堆积会对地表及地下水产生严重的污染,从而诱发一系列次生灾害,同时也不符合当前绿色矿山建设及节能减排之趋势。在尾砂中加入一定比例的水泥再充填入井下的采空区既能缓解固体废料排放问题,又能增加开采作业的安全性。目前对于尾砂胶结充填体的力学研究才处于起步阶段,为了深入研究充填体强度参数的演化规律,该文选用大红山铜矿的分级尾矿制作了不同的配合比条件下的圆柱体试件,测试其单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变曲线,并分析各参数与配合比之间的关系,研究了胶结充填体的变形特征,从而探究分级尾砂胶结充填体力学参数的成因并为调节力学参数提供依据。     

某铜钼矿岩体崩解特性实验研究

为研究某岩体的崩解特性,探讨其破坏机理,通过室内崩解装置,对该矿区具有代表性的围岩进行了系列耐崩解指数试验。试验表明:作为钼矿主要围岩的蚀变花岗斑岩遇水崩解性一般,作为铜矿主要围岩的蚀变角岩强烈崩解,致密的花岗斑岩具有致密、高强度特性不崩解。分析得出:蚀变花岗斑岩、蚀变角岩的吸水软化特性、易崩解特性以及其内在含有的粘土矿物和膨胀矿物是造成巷道变形破坏的主要原因。     

Structural Morphologies and Deformaiton Characteristics of Semi‐solid Type 304 Stainless Steel during Solidificaiton and Remelting

Microstructural evolutions of type 304 stainless steel and the related mechanical property of flow stress in semi‐solid state are investigated. The evolutions of microstructure during solidification, partial remelting of a hot‐rolled billet and partial remelting of a cast billet are compared with respect to structural morphologies in the semi‐solid state. Various structural morphologies, such as the linear and multilayered liquid/austenite/δ‐ferrite structure, globular liquid/δ‐ferrite structure and dendrite structure, are characterized using optical micrographs and an EPMA (electron probe microanalyzer). The various structural morphologies in the semi‐solid state are influenced not only by the phase transformation but also by the previous treatment of type 304 steel, such as hot rolling and casting. Furthermore, a series of hot compression tests are conducted for various combinations of deformation rate and deformation temperature in the semi‐solid state, to measure the flow stress and the change in microstructure resulting from plastic deformation. Flow stress, phase segregation, microfracture and distortion of solid particles during and after the hot compression test are strongly affected by the structural morphology in the semi‐solid state, such as the dendrite structure, nonglobular structure and globular structure. Semi‐solid type 304 stainless steel with dendrite structure exhibits the highest flow stress, which is about three times that of steel with globular structure, although the testing temperature and deformation rate are controlled to be the same. This is a result of the higher bonding force between solid particles and lower fluidity of the liquid phase of the dendrite structure than those of the globular structure, which exhibits excellent fluidity of the liquid phase and rotation of solid particles.