分级加载下矸石胶结充填材料蠕变特性研究

矸石胶结充填材料用于煤炭资源的充填开采时,其长期工作性能关系到采空区安全与稳定。为探讨无侧限充填体长期稳定性,制备不同骨料级配和不同水胶比的试样进行单轴压缩分级加载蠕变试验,并分析了长期稳定强度、蠕变硬化系数等参数。结果表明:基于A.N.Talbol骨料级配理论制备的矸石胶结充填材料可满足流动性能要求,其28d单轴抗压强度随水胶比增加而降低,n为0.8时最高,为6.73MPa;除n为0.9外,其他n值的充填体蠕变破坏强度大于28d单轴抗压强度,长期稳定强度在n为0.6时最高,为8.13MPa,n为0.9时最低,为4.47MPa,且随水胶比增加而降低,从8.82MPa降至5.83MPa,水胶比0.642是其急速转缓慢下降的临界值;在n为0.6、水胶比0.542时,蠕变硬化系数最大,分别为1.31和1.38,且随n值和水胶比增加而降低。     

单轴压缩条件下类岩石不同加载速率的力学特性

通过对类岩石进行不同加载速率下的单轴压缩试验,探究加载速率变化对类岩石应力-应变曲线的影响.研究结果表明：在一定范围内,随着加载速率的增加,类岩石的峰值应力呈递增趋势;在恒速率试验中,不同速率所对应的应力-应变曲线不相同;在变速率试验中,当速率突然增大时,应力-应变曲线会有明显的向上突变;不同速率也会影响类岩石的裂纹发展.     

某矿区岩石蠕变力学特性研究

利用RYL-600微机控制岩石剪切流变仪对某矿区岩石进行了蠕变试验, 在对试验数据进行深入分析的基础上, 选用Burgers模型对试样的蠕变特性进行了描述。结果表明, 当应力水平处于稳定状态时, 试样轴向应变逐渐增大并最终趋于稳定, 且蠕变应变随应力水平增长而增大; 随应力水平提高, 试样瞬时弹性模量呈上升趋势; 试验得到的蠕变试验曲线与模型理论曲线基本吻合, Burgers模型能较好地描述该矿区岩石的蠕变特性。     

某矿区岩石蠕变特性试验研究

某矿地处高应力区,矿岩破碎,节理裂隙发育,且具有显著流变性.开采难度极大,给矿山正常生产和工程安全带来巨大挑战,因此,矿区岩石蠕变规律研究成为一项重要的基础工作.为此,根据试验要求及实际取样情况,对该矿区软弱复杂矿岩蠕变特性进行了试验研究.在对试验数据深入分析和对比研究的基础上,选取Burgers模型作为研究的重点来反映岩石的蠕变特性.并编制了Burgers蠕变模型试验数据处理程序,对蠕变模型参数进行了拟合和加权平均取值.试验结果表明,该矿区矿岩蠕变试验曲线与理论曲线基本吻合,Burgers蠕变模型能较好的描述岩石的蠕变特性.     

不同加载速率下破碎岩石承压变形特性研究

为了研究破碎岩石在不同加载速率条件下的承压变形,以特定粒径的破碎岩石为试验对象,考虑破碎岩石在地下的受力情况及粒径分布特征,对破碎岩样采取改变加载速率的方式进行试验.试验结果表明:破碎岩样在不同加载速度下达到峰值压力的时间与加载速率呈现负相关关系,加载速率为5 mm/min时达到峰值压力需要的时间最短,只需300 s,...     

蠕变加载条件下大理岩弹性储能的演化特征

为研究蠕变过程中大理岩对能量的吸收转化特征和应变能的释放与耗散机理,测试分析了大理岩在单轴循环加载和多级蠕变循环加载条件下的应力-应变关系,计算得到各自的弹性能密度曲线,采用幂函数拟合了大理岩弹性能密度与应力之间的关系.对比两种加载方式的测试数据,结果表明:单轴循环加载和多级蠕变循环加载试验的弹性能密度曲线基本重合,即...     

酸性条件下岩石力学特性试验研究

为了研究硫酸溶液对石灰岩细观结构以及宏观力学性质的变化影响,采用室内试验研究方法,对受酸腐蚀后的石灰岩进行波速测试试验和单轴压缩试验.试验结果表明:硫酸溶液中石灰岩水化作用以化学腐蚀为主,生成的CaSO4晶体部分会附着在试样表面;各组试样的纵波波速、单轴压缩强度以及弹性模量均随时间呈现下降—上升—下降的规律,而生成的C...     

深部高应力区岩石蠕变特性研究

通过新汶矿业集团孙村煤矿研究顶板岩石的单轴和三轴蠕变试验,研究了深部高应力区岩石的蠕变特性。11煤结果表明,岩层在低应力作用下,蠕变曲线很快趋于稳定,而当岩石所受压力增大时,达到变形稳定所需时间也变长;当压力达到极限应力的70%~85%时,蠕变出现加速阶段,并伴随裂缝破坏;深部高应力区岩石蠕变特性符合西元模型。根据计算分析,得到了岩石蠕变破坏的长时强度为极限应力的70%左右。     

单轴压缩条件下岩体内部蠕变特性试验研究

基于岩体相似匹配特性,采用铁晶砂胶结岩土相似材料制作正方体似砂岩试块,试验前把改进的三维直角式接触应变花预埋进试块内部,接着在岩石蠕变仪上进行岩体相似模拟试块的蠕变试验。通过分析试块内部应变的测量结果,得出岩体内部某点蠕变变形的三维应变状态矩阵,通过假定试块中心点O为空间直角坐标系原点(0,0,0),α角为射线OA在x Oy平面上投影与x轴的夹角,β角为射线OA在y Oz平面上投影与z轴的夹角,用点O(0,0,0)、α角、β角便可以确定射线OA的三维空间位置。接着利用三维应变矩阵反算任意时刻OA方向应变值达到最大时所对应的α、β角度就可以表征岩体内部的蠕变特征。计算结果表明:α、β角度值和最大应变值在低荷载阶段均呈稳定发展;在高荷载阶段,当隐性裂纹产生时,α、β角度值和最大应变值在同一时刻发生突变且角度值和应变值的突变方向相反。     

不同加载条件下原煤力学渗流特性试验研究

以潞安集团常村煤矿煤样为研究对象,利用WYS-800微机控制电液伺服三轴试验装置研究不同加载条件下原煤的力学渗流特性。结果表明,三轴压缩煤样的极限抗压强度和弹性模量均大于单轴条件下的相应值;随着围压的不断增大,煤样抗压强度和弹性模量也会增大,且弹性模量呈现很好的线性;循环加卸载轴压应力-应变曲线在一定程度上受制于常规三轴压缩试验相应曲线,峰值强度降低;煤岩应力-体应变曲线,在低围压试验下表现出扩容机制;在高围压条件下,从峰前至峰后,煤样体积始终呈压缩状态。三轴压缩条件下含瓦斯煤的渗透率与轴向应变呈斜"V"字型走势;循环加卸载轴压试验,随着加卸载次数的增加,煤样渗透率整体降低,但降低梯度减小。     

一维动静组合加载下岩石力学特性的数值模拟研究

为了探究一维动静组合加载下岩石的力学特性,采用数值模拟方法,对岩样进行模拟,以岩石单轴抗压强度的0%、20%、50%和80%作为轴压值,分别设置动荷载值进行加载。通过对模拟的应力-位移曲线、强度、应变、破坏特征进行分析,得出以下结论:在不同的轴压和动载下,峰后曲线出现应变回弹,应力跌落,峰后塑性3种变化;动态抗压强度随着应变率的增大而提高,随着轴压的增大,动态抗压强度呈现先增大后减小的趋势;轴压一定时,改变动载幅值,应变曲线出现先增大后减小、峰后曲线不随加载时间变化、一直增大3种变化趋势;无轴压下岩样的破坏模式为拉伸破坏,有轴压下岩样的破坏模式为压剪破坏。     

动静组合加载下岩石动力学特性研究现状及岩爆机理分析

为研究动静组合加载下深部岩石的动力学特性,国内外学者基于改进的霍普金森压杆试验装置,进行了各种试验,得出一些重要的研究成果。本文对岩石的动力学特性进行了基本的概括,同时基于岩石的动力学特性,对岩爆发生的动力学机理进行初步分析,对现实的工程具有一定的指导意义。     

不同加载速率红砂岩峰后蠕变特性试验研究

低强度岩石峰后蠕变特性复杂,在实验室通过RLW-2000型三轴流变仪,对2种加载速率9个红砂岩样进行峰后增量加载单轴蠕变试验,分析岩样峰后不同应力水平与不同加载速率下瞬时应变与蠕变应变特征,确定瞬时强度与峰后蠕变破坏强度关系,探讨不同阶段红砂岩样破坏失稳基本形态。结果表明：在相同应力加载条件下,加载速率越大,瞬时应变变化越小,衰减蠕变应变增量越大,等速蠕变应变增量越小;随着蠕变应力水平的提高,红砂岩样瞬时应变表现为快速减小-缓慢减小-缓慢增加-快速增加的整体减小趋势,而红砂岩样峰后蠕变应变则表现为平缓-增加-急速增加的非线性增加趋势,且非衰减蠕变具有明显蠕变3阶段特征;峰后岩样蠕变破坏强度较为接近,离散性小,岩样峰后蠕变破坏强度平均达到了瞬时强度的89.73%;瞬时压缩破坏岩样呈现压剪破坏,岩样破坏块度大,峰后蠕变破坏主控破裂面形态复杂,加载速率越小,峰后蠕变岩样局部弱化特征越明显,但破坏失稳以主破裂面压剪失稳为主。     

不同含水状态砂岩分级加载蠕变变形特性研究

针对矿山开采过程中矿柱在长期地应力作用下发生的蠕变破坏受其含水状态影响的问题,利用岩石蠕变-冲击试验机,开展了干燥、饱水和浸水状态下的砂岩分级加载蠕变试验。超声波特性能够反映岩石 内部结构和力学特性,因此基于超声波测试分析含水岩石蠕变过程中的声学特性,探索水对岩石力学特性弱化作用机理;研究含水状态对岩石蠕变破坏特性的影响,揭示含水矿柱蠕变破坏前兆和时间规律。基于干燥 和饱水砂岩分级加载蠕变过程超声波测试,讨论了加载过程中超声波波速、主频和幅值的变化规律。结果表明：随着应力水平增加,干燥和饱水砂岩的主频及幅值都在降低,出现“频率漂移”现象,砂岩饱水后表现 出低通滤波特性;与干燥状态下的砂岩相比,饱水状态使其损伤量增大。初始含水状态影响蠕变变形量和变形速率,浸水砂岩和饱水砂岩破坏的时间和应力水平低于干燥试样;试样破坏前都有蠕变应变从缓慢增大到 急剧增大的一个拐点,蠕变应变过了拐点后0.5 h之内试样破坏。干燥、浸水和饱水岩石蠕变破坏模式分别为X型破坏、整体破碎为多块和沿轴向张拉破坏。     

不同孔隙率及孔隙水压条件下无烟煤蠕变特性研究

长期浸泡在采空水中的残采煤柱,会发生蠕变失稳.为研究孔隙率及孔隙水压对煤柱蠕变特性的影响,以山西沁水煤田3#无烟煤为研究对象,以三维CT扫描技术为手段,对无烟煤试样进行孔隙尺度分类,并对不同孔隙率煤样进行分级加载单轴蠕变试验,得出不同孔隙率无烟煤蠕变本构模型,嵌入FLAC3D数值模拟软件中,模拟不同孔隙率及孔隙水压下无...     

岩石爆炸加载破碎特性与其声学特性关系

研究表明岩石声学特性能较好地反映岩石某些重要物理力学特性及结构特征。分析了作为岩石声学特性重要参数之一的纵波速度与岩石某些物理力学特性的关系,对大理石试样进行了超声波测试,并进行了爆炸加载初步试验。试验初步显现出岩石声学特性与岩石爆破破碎关系密切的特点,在无约束单向爆炸加载条件下,沿试样纵波速较高的方向加载时岩样的破碎程度较高。     

三轴加载条件下隔水岩层渗透特性试验研究

隔水岩层采动影响下的渗透性能是评估水体下采煤安全与否的关键指标。为研究采动隔水岩层渗透性演化规律,通过进行三轴加载渗流试验,研究围压、水压对不同岩性隔水岩样承压破坏过程中渗透性演化的作用规律。结果表明：（1）隔水岩样三轴加载条件下渗透性演化规律与岩石内部裂隙、空隙压实程度及新生裂隙发育演化密切相关,岩石承载压缩过程中渗透性演化对应分为4个阶段;（2）围压、水压增大的降渗效果随轴压增大而减弱,围压、水压增大对岩石渗透系数的减弱呈现出非线性的特点;（3）岩石渗透性由大至小的顺序为中砂岩、细砂岩、砂质泥岩,岩性及矿物组成是影响围压、水压对岩石渗透系数的作用效果的主要因素。研究成果可为隔水岩层采动影响下隔水性能评价提供理论依据。     

干热岩储层高温条件下岩石力学特性研究

为了更准确掌握高温条件下干热岩储层的岩石力学性质,进一步指导干热岩钻井施工,通过室内试验进行了实时高温条件下的巴西劈裂试验、剪切试验、单轴压缩试验。单一试验采用同一钻孔同一深度采取的岩样,通过高低温箱控制器设置温度和恒温时间,以恒位移速率0.1 mm/min对试样进行加载,减少岩石宏观力学性质的离散性和试验过程偏差对试验结果的不利影响。试验样品为山东省文登—荣成—威海地区LGZK1井采取的二长花岗岩,通过获得试样破坏时的最大荷载值和变形数据,计算其抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、弹性模量等力学性质参数,分析实时高温条件下岩石内部破坏机理和岩石强度差异。研究结果表明,在200 ℃以内,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度升高、抗拉强度降低;随着温度的进一步升高,花岗岩的抗剪强度和单轴抗压强度降低,而抗拉强度持续降低;储层岩体温度和应力的升高,将使岩石的硬度增加、塑性增强。这些认识可为高热流花岗岩岩石力学性质的进一步研究提供基本参数,为高热流花岗岩型干热岩资源勘探开发过程中碎岩机具的选型、钻井工艺的选择、井壁稳定的控制等提供参考依据。     

烧变岩石伺服条件下渗透特性试验研究

烧变岩是煤层自燃引起周围围岩变质而形成的,具有特殊的工程地质性质。通过伺服渗透试验所获得的应力-应变关系与渗透率-应变关系,分析了全应力-应变过程中烧变岩石渗透性随变形的变化特点,揭示了不同原岩性质的烧变岩石渗透率-应变关系的主要差异和渗透率-应力之间的关联性,最后阐述了烧变岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义。     

不同耦合系数条件下岩石损伤特性的研究

在预裂爆破中,采用合理的空气比和不耦合系数能有效控制爆炸荷载对岩体的破坏。利用Autodyn有限元动力分析软件,研究预裂爆破中空气间隔不耦合装药产生的爆炸荷载对岩石的损伤特性和孔壁冲击波峰值的变化规律。通过改变装药空气比,分析空气间隔装药产生的爆炸冲击波沿孔壁的压力分布,以及间隔装药时不耦合系数对孔壁冲击波峰值和应力波传播的影响。结果表明:连续装药条件下,爆破近区的压力峰值高于岩石动态抗压强度,离炮孔越远应力波衰减的越慢;在空气间隔装药条件下,岩石的损伤深度随空气比的增大而减小,孔内空气柱周围的岩石破坏不明显;在间隔不耦合装药时,不耦合系数越大,冲击荷载的强度越低,孔壁的损伤半径也越小。