注浆对岩体节理面加固作用的试验研究

为了确定裂隙注浆后对围岩理化性质的影响,通过现场采样,制作了5个红砂岩尺寸相同试件,在试件进行模拟注浆,借助激光扫描仪对试件在不同配比注浆材料和保养天数后,注浆材料对注浆岩体的节理面影响。结果表明:随水灰比的增大,红砂岩试件的最大剪切应力呈不断减小的趋势,且养护天数越长剪切应力越大,水泥—岩体的黏聚力先增大后减小,而内摩擦角先减小后增大;对试件施加的法向应力越大剪切应力越大,相同法向应力下添加减水剂的水泥—岩体大于未添加减水剂的最大剪切应力;节理面注浆宽度越大,红砂岩试件的最大剪切应力越大,且随水泥水灰比的增大试件的最大剪切应力逐渐减小;随结构面粗糙度的增大,剪切应力呈不断上升的趋势。     

边坡碳质板岩原位剪切试验研究

岩石的参数是分析滑坡区稳定性状况的重要基础条件,以包钢巴润矿业滑坡区为工程背景,对主要由黑云母碳质板岩组成的松散岩体边坡进行稳定性研究。采用现场原位剪切试验、理论计算与数字图像处理技术相结合的方法,拟合原位剪切试验结果;基于最小二乘法确定现场岩体内摩擦角与黏聚力,分析原位剪切试验的节理面数字三维形貌,通过分形维数实现剪切结构面复杂程度的定量表征。结果表明,原位试验过程中,在0～1 MPa法向应力下得到的剪切应力,拟合优度为0.98;而文献[14]研究法向应力在3～14 MPa情况下的4组试验得到的剪切应力,拟合优度为0.75;剪切后的岩体在样品垂直方向120～240 mm产生剪切结构面,结构面发生剪断破坏的同时,伴随有剪胀破坏;剪切结构面形貌复杂程度较大,分形维数数值为1.68。原位剪切试验与图像形貌数学分析思路为现场岩体的物理力学参数预测与定量表征提供重要参考。     

程潮铁矿矿岩节理面力学特性实验研究

以程潮铁矿为工程背景,为获得不同岩性矿岩的基本力学参数及分形维数,进行了直剪实验及粗糙度扫描实验。分析水和充填物对节理面剪切强度的影响,并综合考虑岩石节理面粗糙性对其力学性质的影响,建立了体现相同法向应力下峰值剪切强度与分形维数的关系公式,为更深入研究岩体稳定性及破坏机理提供了可靠的矿岩力学参数及依据。     

冲击动载下锚固节理岩体剪切破坏模拟研究

为探究冲击动载下不同节理角度对锚固节理岩体剪切破坏的影响规律,基于ABAQUS软件开展了动载冲击下不同节理角度锚固岩体的动态剪切数值模拟研究,系统分析了动载冲击下锚固节理岩体的剪切破坏演化过程及锚杆发生剪切破坏时的切应变、切应力与剪切位移,并依据理论分析提出了最优锚固角方案。研究结果表明：动载冲击过程中,锚杆与岩体在不同冲击时期分别提供了不同程度的锚固系统抗剪力;当锚固岩体节理角度为60°时,锚杆发生剪切破坏所产生的切应变、切应力与剪切位移最大,90°次之,45°最小;通过最佳锚固角估算公式验证了最优锚固角在60°至70°范围内。研究成果对动载巷道节理岩体的加固工程具有一定的指导和借鉴意义。     

花岗岩干热岩体裂隙的大位移动态剪切-渗流特征

水力剪切是干热岩地热、页岩气等深部能源开采的又一重要技术手段，水力剪切在提高储层渗透性的同时还会诱发地震。水力剪切增透和注入诱发地震的本质均是节理裂隙/断层的剪切-渗流。为深入研究不同诱因下，节理裂隙/断层岩体的剪切-渗流特性演化特征，利用自主研发的高围压大位移实时剪切渗流装置，研究了花岗岩干热岩体裂隙在剪切蠕变、剪应力增加、水压力增加和位移速率增加4种诱因引起的滑动过程中的渗流特征，并利用现有的速率-状态方程分析了诱发地震过程中裂隙/断层的摩擦特性。结果表明：(1)在三轴静水压力下，花岗岩裂隙内的注水压力与注水流量之间呈线性关系，裂隙的等效张开度与渗透率随法向应力的增加呈负指数衰减特征。(2)剪切蠕变、注水压力、剪切应力速率和剪切位移速率4种诱因所引起的裂隙/断层的黏滑均导致裂隙/断层的渗透性显著增加，且滑移变形和滑移速率越大，渗透率增幅越大。4种诱因中，剪切蠕变引起的渗透率增幅最小，剪切应力速率引起的渗透率增幅最大。(3)在剪切-渗流过程中，速率-状态摩擦定律仍然可以用于分析裂隙/断层的稳定性特征，随着黏滑次数的增多，剪切应力降、b值(即摩擦因数随时间或变形的降幅)及滑移速率等摩擦...     

粗糙节理直剪特性试验研究

利用高强度石膏浇筑3组不同粗糙度节理面试样,进 行常法向应力约束条件下的直剪试验,研究了粗糙度和充填 物对节理剪切力学行为的影响。研究表明:节理剪切应力 剪切位移曲线受粗糙度、充填物的影响,可分为有峰型与无 峰型两类;节理峰值剪应力随粗糙度增加而增大,而充填物 的存在弱化了粗糙度对剪切强度的影响;非充填节理与粗糙 度较大的充填节理在法向变形方面均呈先剪缩后剪胀类型, 对于粗糙度较小的充填节理,其剪胀行为主要受充填物控 制,表现为纯剪缩类型;节理破坏类型不是单一的,整个剪切 过程是滑移、啃断、断裂和拉伸破坏等行为的组合,通过试验 分析,可将节理岩体破坏机制划分为滑移 切齿机制、切齿 断裂机制、充填界面间滑移 不完全剪断机制。     

基于颗粒离散元法的锚固节理剪切行为宏细观研究

为了研究锚固节理岩体的破坏特点及锚固机理,基于颗粒离散元法利用修正的锚杆双线性本构模型对有锚和无锚节理面在不同边界条件下进行了宏观研究,并对锚固节理试件内部颗粒之间接触力和颗粒旋转弧度等的演化过程进行了细观研究。研究结果表明:1压剪作用下锚固节理块体中处于拉伸状态的锚杆对节理面施加了一个附加的法向应力,从而提高了节理面的黏聚力;随着法向应力的增加,锚杆对节理面峰值剪切强度的贡献越来越小,在宏观上揭示了加锚节理岩体的锚固机理。2压剪荷载和边界位移约束共同作用下,锚固节理试件内部颗粒间接触力和颗粒自身位置不断演化并重新分布,在锚杆周围以及节理面凸起处产生较高的接触压力并在锚杆与节理面交叉处发生较大的颗粒旋转弧度,进而导致压致拉裂纹的产生以及颗粒旋转导致的剪切裂纹的萌生,从细观层面揭示了锚固节理岩体的破坏特点。     

裂隙岩体空气间隔装药数值模拟研究

节理裂隙是自然岩体普遍具有的特征,工程实践与研究均表明岩体裂隙对于岩石爆破效果存在显著影响.针对空气间隔装药在裂隙岩体中的应用问题,采用有限元分析方法对不同节理间距条件下垂直节理岩体空气间隔装药爆破进行了数值模拟,分析了不同节理裂隙间距条件下爆破的损伤效果与应力分布情况,探讨了裂隙岩体对空气间隔装药爆破效果的影响作用.     

岩石粗糙节理剪切强度的分形分析

以分形维数定量描述岩石节理面粗糙性，通过剪切实验分析研究节理剪切强度、法向应力和节理面分维的相互关系，建立了能够体现节理粗糙性和节理剪胀效应的节理剪切强度表达式，提出了适用于粗糙节理岩体的库仑强度的修正公式，为更深入、更准确地研究岩石节理剪切强度和岩体结构稳定性提供了新的方法。     

不同采高下深埋厚煤层综放采场的数值模拟研究

为了研究不同采高对采场顶煤与顶板运动规律的影响,采用UDEC数值模拟软件,研究了不同机采高度条件下,煤岩体中超前支承压力、剪切应力和塑性区的分布规律。结果表明:随着采高增大,顶煤和机采煤中超前支承压力峰值位置均向煤层深部转移,剪切应力集中分布区域和煤壁上方顶煤中的最大剪切应力也均会增大。