考虑岩体塑性硬化与软化特性的巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石峰值强度前后非线性硬化与非线性软化特性对软岩巷道围岩变形及力学行为的影响,引入硬化系数与软化系数的概念,基于莫尔-库仑屈服准则与非关联流动法则,推导出圆形巷道围岩四区应力、位移和半径的解析表达式。通过算例,分析了硬化系数和软化系数对塑性硬化区与塑性软化区巷道围岩的影响。结果表明:对于巷道围岩塑性硬化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力硬化系数的增大而增大,径向与切向应变也随内摩擦角硬化系数的增大而增大;而对于塑性软化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力软化系数的增大而减小,径向与切向应变也随内摩擦角软化系数的增大而减小。因此提高巷道围岩塑性硬化区的内摩擦角、黏聚力硬化系数与降低塑性软化区的内摩擦角、黏聚力软化系数可提高围岩承载能力。     

应力—渗流耦合作用下原煤渗透特性实验研究

煤岩是典型的层状软岩,在平行原煤节理和垂直原煤节理裂隙面应力作用下,原煤将呈现出不同的渗流规律。采用河南新安煤矿15110工作面的原煤,用酚醛树脂加以包裹,形成方形树脂包裹原煤的透明试件。根据原煤节理情况,选取平行节理方向和垂直节理方向作为试件加载方向,进行应力—渗流耦合作用下原煤渗透特性实验研究,获得应力—渗流耦合作用下原煤的渗流规律。通过实验得出结论:稳定水压条件下随平行节理方向应力的增加,其渗透水流量逐渐增大;透水量随垂直节理方向应力的增大而减少;同时,得到水压与应力耦合作用下原煤的流固耦合方程。     

基于图乘法求解结构位移常见问题的研究

从“图乘法”的教学作为切入点，针对应用图乘法求结构位移过程中容易出现的问题进行了分析，阐述了出现问题的原因，介绍了正确的求解方法，以指导实践。     

双轴拉伸条件下张开型裂纹的数值模拟

采用FLAC3D数值模拟软件,对线弹性各向同性模型中的bulk和shear取5个不同的参数值,进行单轴拉伸条件下I型裂纹的数值模拟计算,通过应力云图、等值线图以及等值线值进行综合比较,确定线弹性模型的2个参数的数值为5e4.在确定模型参数的基础上,对I型裂纹进行双轴拉伸条件下的数值模拟计算.通过对比2种情况下I形裂纹附近的应力情况发现:在双轴拉伸条件下I型裂纹附近出现的应力比单轴拉伸条件下减小了很多.同时,双轴拉伸条件下,等值线的变化趋势在I型裂纹附近也相对平缓.在一定程度上,双轴拉伸缓解了I型裂纹附近在单轴拉伸条件下出现的应力集中现象.     

直剪作用下不共面断续节理岩桥 破断试验与数值研究

在伺服控制剪切加载系统下对不共面类岩石断续节理试件进行正向、反向直剪试验,研究直剪下不共面断续节理的岩桥破断机理和剪切规律,试验研究发现,直剪作用下不共面断续节理岩桥破坏过程具有明显的阶段性,经历线弹性阶段、裂纹起裂扩展阶段、岩桥断裂贯通阶段、剪切面爬坡咬合阶段和残余摩擦阶段5个阶段,正向剪切下岩桥呈齿形破断面,反向剪切作用下岩桥产生沿直剪方向贯通的带形破断面,与正向剪切相比,反向剪切下节理的初裂抗剪强度和峰值抗剪强度较大,裂纹倾角、法向应力和相邻节理搭接比例是影响试件初裂抗剪强度和峰值抗剪强度的主要因素。采用FLAC3D对正向、反向直剪作用下不共面断续节理的岩桥破断、剪切破断面的形成过程进行数值试验,数值试验结果和类岩石直剪试件的试验结果基本吻合,数值试验揭示了直剪作用下不共面断续节理岩桥的拉裂破坏和破断面的剪切屈服机理。     

压剪条件下岩体剪切力研究

通过ANSYS软件,建立包含节理厚度为0.05 m,起伏角为45°的规则节理岩体,并在ANSYS软件中划分网格.将所建模型导入FLAC3D数值模拟软件,对该节理岩体进行不同法向压力和不同剪切速率加载条件下的数值模拟实验.共得到了64组不同压剪条件下岩体的剪切应力,分析了相同法向应力情况下,剪切速率对剪切应力的影响,及相同剪切速率,不同法向应力对剪切应力的影响趋势.同时,对不同剪切速率情况下,岩体的法向应力和剪切应力之间的关系进行线性拟合,拟合结果表明:不同剪切速率情况下,岩体对应的库伦准则存在一定的差异性.     

金川深部超基性岩水化作用及对力学性能影响

金川二矿区矿体埋藏深而地压大,矿区地应力高,岩体节理裂隙发育,围岩稳定性极差.随开采延深、采场面积扩大,采场地压控制和巷道稳定性就成了开采过程重要问题.为了更好的了解巷道的超基性岩石,首先使用膨胀率测试仪对金川岩样的自由膨胀率及含水率测定,以及试件膨胀时的变形测定;再通过岩石抗压试验测定水对岩石强度和弹性模量的作用.实验表明:超基性岩的试件遇水软化,发生较大的变形,内部产生膨胀应力,造成岩石抗压、抗剪强度降低,使围岩发生膨胀变形破坏.通过实验发现金川超基性岩的膨胀软化特性,这对控制巷道的稳定性有一定的科学指导意义.     

寒冷地区旧有建筑外墙改造设计方法

寒冷地区建筑外墙受冻融循环的影响常常出现裂缝 ,这些裂缝不仅影响建筑的外观效果 ,严重时将导致墙体面层大片脱落 ,影响结构使用寿命 ,危及人身安全。结合工程实例 ,本文对于需要进行外墙改造的寒冷地区原有建筑 ,介绍了一种施工简便、维护效果好、保温节能的维护工艺     

化学注浆条件下裂隙灰岩渗流特性的试验

为研究化学注浆条件下裂隙灰岩渗流特性,在MTS815多功能岩石试验机上进行裂隙灰岩和裂隙灰岩注浆体的瞬态渗流试验.对比试验结果发现注入化学浆液的裂隙灰岩渗透率明显比未注浆裂隙灰岩渗透率低,即裂隙灰岩注浆体的渗流时间更长.另一方面化学浆液配比也对渗流时间有一定的影响,进一步分析化学配比对裂隙灰岩注浆体的渗流特性的影响,发现主要体现在草酸含量上,注入浆液中的草酸含量越低,裂隙灰岩注浆体的渗透性越差.最后对注浆后M1,M2,M3试件中草酸含量和渗透率试验数据进行拟合,发现草酸含量-渗透率之间呈现指数函数关系.     

岩石非线性粘滞系数的蠕变数值试验分析

应用C⁺⁺语言编写的简易数值试验程序, 模拟了岩石单轴拉伸的蠕变过程。试验中采用分级加载的方法, 分析了不同拉应力条件下岩石的粘滞系数与应力和时间的关系, 并推出了岩石非线性粘滞系数的函数关系式。随着应力的增加, 粘滞系数与应力满足反正切三角函数关系, 同时随着时间的延续, 粘滞系数变化率与时间也满足对数函数关系。结果表明: 岩石蠕变过程是典型非线性行为, 建议采用非线性流变力学进行研究。