一种基于破碎比功确定岩石强度指标的新型简便试验方法

提出了一种采用工业用旋转冲击式电钻及其装置破碎岩石所得到的破碎比功来确定岩石强度指标的新型试验方法。根据试验结果可绘制出破碎比功与钻孔速度的关系曲线，再利用此曲线的斜率及最小破碎比功（或最大钻孔速度）与岩石单轴抗压强度和杨氏模量的线性关系，可方便地确定岩石的强度指标或硬度指标。     

岩石粉碎的温度效应

温度对岩石的粉碎具有一定的效应。通过对经不同温度加热的矿石粉碎能耗的测定,揭示出温度对矿石(尤其是含石英矿石)粉碎能耗的响影规律。将其应用在工业生产上,有着广阔的发展前景。     

南芬露天铁矿火钻扩孔试验

针对南芬露天采场生产爆破遗留根底问题，对采场3种矿石进行了实验室实验和手持式火钻扩孔现场工业试验。试验表明，在3种矿石中采用火钻护孔爆破克服台阶根底是一种有效途径。     

岩石的非均质性对其材料强度尺寸效应的影响

采用非均质数值试验的方法,研究了非均质参数m对岩石材料强度尺寸效应的影响,提出尺寸效应影响参数η,其值越大尺寸效应越明显.研究表明：随着非均质参数m的增加,尺寸效应影响参数η的值先增加后减小,当m→＋∞时η→0.在m=2附近时η达到最大值,此时的强度尺寸效应最明显.η在1.65≤m≤3范围内变化最为剧烈,所以当非均质参数m在此范围内时,岩石材料的强度尺寸效应在明显和不明显之间变化幅度最大.     

微波照射对岩石强度的影响研究

岩石破碎作业有很多新兴的方法,微波辅助机械破岩便是其中之一。研究该方法的关键是掌握微波照射对岩石强度的影响规律。采用特制的微波设备,通过微波照射岩石,研究岩石在微波照射下的强度变化。通过改变微波对岩石照射的强度和时间,测得不同情况下岩石强度,最后得出微波照射对岩石强度的影响规律:微波对岩石的照射时间越长、微波的强度越大,对岩石强度的影响也就明显。该方法的研究有利于微波辅助机械破岩方法的实现,可以使岩石破碎作业方法更加多样化,岩石破碎作业的费用大大降低,工人的工作环境得到改善。     

岩石材料强度与材料内部缺陷分布分形性质

通过对岩石材料微观断裂发展过程缺陷分布进行分形模拟,分析了用缺陷分布分维数m来表达岩石材料强度的可行性,提出用临界破碎系数C0来作为岩石破碎、断裂的判据,并给出了其关系式。     

损伤力学用于岩石强度的分析

鉴于用常规实验方法得出的岩石强度及应力应变关系的离散性较大，本文应用损伤力学理论，建立了岩石的弹性损伤本构关系，这有助于揭示岩石强度的真实特性，也有助于研究围压和损伤程度对岩石强度的影响规律。     

水平定向钻用岩石扩孔器的选择及操作控制技术

作者结合水平定向钻穿越的实践,对典型岩石扩孔器,如滚刀型岩石扩孔器、低扭矩岩石扩孔器、对开式岩石扩孔器的结构特点和适应性进行了分析,提出了水平定向钻要根据穿越地层的类型选择岩石扩孔器的尺寸和型式,选择岩石扩孔器要注意扩孔器的使用寿命;并建议岩石扩孔器本体设计时应考虑具备反向退出钻孔的功能,扩孔器产生的钻屑粒径能足够小,以使泥浆悬浮钻屑并顺利排出到地表;提出了岩石扩孔器的具体操作控制要点,从而达到快速、高效、高质量扩孔的目的,降低穿越施工的风险。     

论坚硬岩石强度特性的确定

本文评述了岩石和岩石样品的强度概念和两者的差别，指出岩石强度指标与样品强度指标几乎没有关系。作者认为，如果不对岩石的尺寸加以说明，则强度概念不适用于岩石或其它任何弹－脆性固体。岩石样品的强度指标是样品的尺寸函数，而岩石的极限允许应力是岩石的常量。     

边坡岩石强度与岩体强度的工程变换

应用CSIR法、费辛柯法、格吉法、霍克法以及经验折减法对姑山露天采矿场边坡进行了岩石与岩体抗剪强度的工程变换,最后推荐了适用于该露天采矿场边坡岩体抗剪强度稳定性计算取用值。     

矿山岩体边坡强度参数选取研究

在进行岩质边坡稳定性研究中,通常需要边坡岩体的强度参数,而室内试验提供的通常是边坡的岩石强度参数。因此,如何将岩石参数转换成边坡稳定性分析所需要的岩体参数,对岩质边坡稳定性分析至关重要,对边坡稳定性分析的结果影响极大。为此,对国内外边坡研究中常用的强度参数转换方法进行比较分析,并指出其适用范围。同时,将现代BP神经网络方法引入边坡岩体强度参数转换,并应用于具体边坡稳定性研究,应用效果较好。     

岩体结构面剪切强度模型研究进展

结构面剪切强度是结构面最主要的力学性质。近半个世纪以来,相关领域学者对结构面剪切强度模型进行了深入研究,取得了丰硕成果。首先,系统地总结了结构面剪切强度模型研究现状,并介绍了各剪切强度模型的特点。然后从剪切强度的本质特征、实用性、研究热点对模型进行了分析评价。最后分析认为:①在结构面剪切强度影响因素中,形貌特征最为复杂、定量化最为困难,特别是在各向异性表征方面仍需做大量研究工作;②结构面形貌各向异性和尺寸效应表征参数的合理性需力学试验来验证,3D打印技术的应用,可有效解决岩体结构面不可重复试验的困难,有望在结构面各向异性、尺寸效应的室内试验研究方面取得突破性进展;③结构面剪切强度的各向异性和尺寸效应特征应进行统一辩证的研究,只有这样,获得的模型才能有助于准确估算工程岩体剪切强度。     

基于岩石强度的长锚索支护锚固规律研究

开磷集团用沙坝矿采用房柱式上向水平分层充填法开采,岩体开挖后采用预应力锚索进行支护。通过长锚索力学模型计算知当岩体越松软,岩体的弹性模量越小,则锚杆所受的剪应力最大值就越小,剪应力分布范围就越大、越均匀;反之,岩体越坚硬,弹性模量越大,则最大剪应力值就大,剪应力的作用范围越小、越集中,为矿山后续预应力锚索的支护设计提供了理论依据。     

损伤和破坏岩石的强度研究

根据单轴卸载试验,获得岩样相应的应力应变曲线和轴向应变-径向应变曲线,并得到不同程度的损伤岩样。与完整的峰前曲线相比较,推断不同损伤程度岩样的卸载点所处于的应力应变曲线的阶段。将损伤岩样和破坏形成的岩块浇注在混凝土中,通过剪切试验获得岩石的抗剪强度。剪切试验结果显示,在裂纹稳定发展阶段卸载,岩样的抗剪强度下降很小,可能强度的变化掩藏在个体差异中;在裂纹不稳定发展阶段卸载,岩样的抗剪强度明显下降,特别是卸载点靠近强度峰值时;单轴压缩破坏形成的岩块仍具有相当可观的材料强度。     

岩石结构面抗剪强度方向性模拟研究

通过模拟试验对岩石结构面抗剪强度方向性的假设做了验证,证明了具有不对称性的结构面其抗剪强度都会表现出一定的方向性。发现这种抗剪强度方向性与尺码法测得的结构面分形曲线中上升(正坡)步数占总步数的百分比有关,也与结构面表面的最大起伏度有关。     

岩石抗拉强度的误差研究

岩石的抗拉强度是岩石的一个重要力学性质，也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。由于岩石材料的特殊性，岩石抗拉强度的测定结果往往会出现较大的离散性，其中岩石抗拉强度计算式的简化也是产生误差的一个重要原因。通过几个有代表性抗拉强度计算式的理论分析与对比研究，从理论上证明这一误差产生的原因和解决的途径，为精确测定岩石抗拉强度提供了理论依据。     

基于图像处理的岩体块度分析系统

建立了岩体图像分割模型,基于计算机图像处理技术,在MATLAB环境下开发了适用可靠、简便高效的岩体块度分析系统,实现了岩体原始图像的获取、图像的分辨率推导、图像预处理、融合岩块的切割、岩块几何尺寸的计算以及块度分级曲线生成等过程的计算机处理。测试结果表明,系统具有较高的测试精度,满足实际应用要求,对爆破设计的优化具有重要意义。     

单裂隙岩石动态强度破坏准则的数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件,对不同弹速冲击下单裂隙岩石的SHPB动态破坏进行了数值仿真模拟,通过对模拟数据的回归分析确定强度准则数学表达式中的待定系数,并探讨了加载平均应变率与待定系数的关系。结果表明：岩石力学中常用的几种强度准则,包括Mohr-Coulumb准则、Hoek-Brown准则、Griffith准则等并不适用于单裂隙岩石的冲击破坏,而Fairhurst准则具有较好的适用性;随着加载平均应变率的增大,Fairhurst准则中的2个待定系数均近似线性增长,据此构建了适用于单裂隙岩石的动态Fairhurst强度准则。基于计算机仿真模拟对单裂隙岩石的动态强度准则进行拟合分析的方法,为下一步更便捷、高效地得到岩石材料的强度破坏准则提供了新思路。     

加载速率对煤岩抗拉强度参数影响程度研究

加载速率效应是岩石材料力学特征的一个重要性质。采用室内实验方法,对煤岩进行不同加载速率下抗拉强度的影响程度研究。结果表明,加载速率的变化影响煤岩的抗拉强度及破坏模式,煤岩抗拉强度较低,具有低强度高脆性的特征,且受加载速率影响很大。加载速率较低会造成煤岩破坏过程沿着内部缺陷、天然裂隙破碎,有明显的延性特征。而加载速率较高时,拉伸破坏过程伴随煤粉的产生,呈明显的脆性破坏特征。该结论对分析煤岩受拉破坏条件及煤层气开发工程具有参考意义。