单轴压缩下横观各向同性岩石破裂过程的声发射特性离散元模拟

采用离散单元法研究了横观各向同性岩石在不同层面倾角条件下的单轴压缩破坏过程及声发射特性。结果表明：由于层面倾角的变化,导致横观各向同性岩石破裂过程具有不同的声发射特性。声发射特性与应力存在一定的耦合关系。且声发射空间响应集中在两种岩石的交界面上。互层岩体由于层间力学属性不同,极有可能在交界面处引起应力集中,使得在交界面附近裂纹最先萌生,裂纹进一步向交界面两侧岩体中扩展,从而引起宏观裂纹的出现,最终引起岩体的破坏。裂纹的萌生位置和扩展模式直接决定了岩体的最终破裂形态。     

单轴压缩条件下岩石声发射特性的实验研究

利用MTS岩石力学试验系统和PAC声发射信号采集系统,研究了砂岩在单轴压缩条件下应力-应变全过程的声发射特征以及加载速率对其的影响。获得了岩石轴向应力与轴向应变、横向应变、体应变之间的关系曲线,以及全应力-纵向应变过程曲线中4个阶段的声发射特征;在初始压密和弹性阶段,声发射撞击数少、能量低、振幅小、无事件数产生;在应变硬化阶段,撞击数骤增、能量高、振幅大、有大量事件数产生;在应变软化阶段撞击数骤减、能量低、振幅小、有事件产生。由于岩石每个变形阶段具有不同的声发射特征,因此,可用声发射来表征岩石的微观损伤演化和预测现场工程岩体的宏观断裂失稳过程。另外,随着加载速率的提高,岩石裂纹扩展速率会加快,损伤加大,从而产生更多的声发射;但峰值处释放能量的最大值呈递减趋势,产生强烈声发射的应变值变小。     

三轴应力条件下温度对原煤渗流特性影响的实验研究

 利用自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,测定煤样在不同有效应力、不同瓦斯压力、不同温度条件下的渗透率,探讨不同有效应力和不同瓦斯压力条件下,煤样渗透率与温度的关系。在实验研究的基础上为消除试件个体差异的影响,客观地反映温度对渗透率影响程度的大小,定义温度敏感性系数,进而研究温度对渗透率的影响程度与温度的关系。研究结果表明：(1) 当有效应力和瓦斯压力保持恒定时,随着温度的升高,煤样渗透率会逐渐降低,温度敏感性系数逐渐降低,即温度越高,温度对渗透率的影响程度越小;(2) 在相同温度条件下,有效应力、瓦斯压力越大,温度敏感性系数越低,温度对渗透率的影响程度越小。     

高分子材料固结和加固作用下试件力学性质及其应用研究

为了研究高分子材料作用于岩体后试件力学特性及破坏规律,以采煤工作面大冒顶、片帮事故为研究背景,采用在实验室制取高分子材料固结、加固试件并对其进行单轴压缩试验的方法进行研究。通过对试件结果进行分析,得出固结、加固试件单轴受压的宏观力学响应规律,以此为基础将高分子材料应用于现场处理工作面因大冒顶、片帮事故引起的矸石堆积、煤壁破碎等问题。研究表明:高分子材料能够有效固结矸石,并且试件抗压强度、裂纹扩展、破坏形态等规律与高分子材料用量有关;高分子材料加固煤、岩体时在材料高强的黏接作用下显著提高预制裂隙煤、岩体的力学强度,对于同种岩性的岩体来说,在材料用量一定的条件下,竖向加固与横向加固作用效果有明显区别,高分子材料加固不同岩体时,作用效果也不尽相同。     

加载速率对不同岩性岩石Kaiser效应影响

选取3种不同岩性的岩石,进行2次不同加载速率的单轴循环加载试验,结合声发射技术,分析加载速率对Kaiser效应的影响。结果表明:若前期所承受过的最高应力水平超过损伤应力时,Kaiser效应失效,Felicity效应成立。Felicity比的变化趋势也能充分反映岩石损伤的演化过程。基于应力和其他物理力学参数的Felicity比均随着加载速率的增加呈增大趋势。加载速率对脆性岩石的Kaiser效应影响较小,对塑性软岩的Kaiser效应的影响显著。岩石内部矿物成分、含量、胶结方式和结构等差异,导致了各种岩石力学特性和声发射特征的不同。加载速率越大,岩石的峰值强度越高,累计振铃计数越小。     

边坡锚固工程分析中的水平条分法

对目前中国规范推荐用于边坡加固计算的垂直条分传递系数法进行研究,发现将该方法用于边坡锚固受力分析时,不仅存在垂直条块与加固结构体（锚杆和锚索）相互交叉,而且计算得出的锚固力与加固体的实际锚固力存在偏差等缺陷。在相关资料提出的、用于加筋土稳定性分析的水平条分法基础上,结合边坡锚固工程的特点,将该水平条分法做进一步拓展,使其能适用于锚杆和锚索等边坡锚固工程的稳定性计算,并通过工程实例对拓展后的水平条分法进行了验证。     

基于SCSI的故障注入工具设计与实现

研究海量存储系统的可用性评测,设计一种基于小型计算机系统接口(SCSI)协议的故障注入工具。该工具在SCSI协议中间层截获SCSI上层命令,修改命令后,能够实现多种暂态和永久故障的注入,有效地模拟存储系统可能遇到的各种故障。根据目标系统特点确定故障模型和注入参数,注入结束后,进行注入结果回收和离线数据分析。实验测试结果验证了该故障注入工具的有效性。     

基于SCSI的存储系统评测平台设计与实现

为解决海量存储系统的容错性问题,定义SCSI磁盘I/O故障模型,设计并实现一种基于SCSI协议的存储系统评测平台。利用SCSI协议中间层提供的接口函数,截获SCSI上层命令,并将其修改为模拟多种故障注入。通过实验比较系统在故障前与故障中的应用级性能,结果表明,该评测平台对不同故障具有不同的容错能力,可以衡量不同存储系统的技术指标。     

反倾角裂隙岩体压剪断裂及破碎特征研究

为了研究反倾角裂隙对边坡岩体压剪断裂及破碎特征的影响,制备反倾角裂隙模型试件并对其进行压剪试验;同时,建立断裂力学数值模型计算裂隙尖端应力强度因子。此外,对这些试件压剪试验后的碎屑进行筛分试验,引入分形理论定量描述压剪破碎特征及其与断裂特征的相关性。研究结果表明:(1)随着裂隙倾角数值的增大,试件抗剪强度总体呈先增大后减小的趋势;而裂隙尖端应力强度因子以及碎屑分形维数与裂隙倾角的变化规律正好相反。(2)试件压剪破坏模式可分为I型(沿裂隙剪切型)、II型(互锁型)、III型(穿切裂隙剪切型)3类;对于I型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子最高,导致抗剪强度最低;对于II型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子最低,导致抗剪强度最高;对于III型破坏模式,裂隙尖端应力强度因子较低,导致抗剪强度较高。(3)试件压剪试验后的碎屑尺度分布具有分形特征,分形维数位于2.06~2.59,在断层破碎带中也发现类似的结果;模型试件抗剪强度与对应的碎屑分形维数之间近似呈负线性相关关系,岩体压剪破碎特征与裂隙几何特征、应力状态以及断裂特征密切相关。