大厚度泥岩顶板煤巷破坏机制及控制对策研究

 针对煤巷上方大厚度泥岩顶板在开挖支护后所表现的破坏现象,通过现场观察、室内试验、数值试验、相似模拟试验及理论分析,对其变形破坏机制及控制对策进行系统研究,动态分析围岩的变形和破坏过程,研究不同支护情况下巷道变形规律、破坏机制、应力分布及不同支护手段的加固效果。得出如下结论：(1) 泥岩风化崩解、碎裂扩容与应力调整过程中的高应力拉伸与剪切共同促使泥岩顶板破裂、离层和破碎的发生;(2) 原支护缺乏对围岩性质的准确判断导致巷道破坏与支护失效;(3) 大厚度泥岩顶板煤巷支护的原则：及时封闭围岩、提高下位岩层刚度、布置斜向锚索;(4) 根据地质力学与环境条件,通过断面优化及支护参数优化能够有效避免大厚度泥岩顶板煤巷的多次翻修,实现一次支护的长期稳定。研究成果在棋盘井矿区获得全面应用,对类似条件工程的支护技术具有一定的理论意义和实用价值。     

岩盐顶板复合岩石力学性质试验研究

通过对岩盐矿体顶板复合岩石力学性质单轴受力状态和三轴受力状态下试验研究,得到了岩盐顶板层状复合岩石的基本力学特性,可为有关科学研究和生产实践提供参考依据。     

川东北地区岩石纵波速度分布特征和影响因素的试验研究

 岩石的矿物组分、微构造和其所处的温度围压状态是岩石声波速度的决定性因素。针对中石化川东北重点勘探区全层位的砂泥岩和碳酸盐岩地层,选取具有代表性的49种岩样,开展常温常压、常温围压和温度围压条件下的岩石声波速度测试,系统地分析中石化川东北重点勘探区全层位岩石波速的分布规律和在温度围压条件下的变化特征,得出川东北地区砂泥岩、碳酸盐岩纵波速度的均值和变化范围;采用多种数学模型研究川东北地区砂泥岩、碳酸盐岩和全层位岩石纵波速度与地层埋深、密度的相关关系,确定最优回归方程。探讨影响川东北地区砂泥岩、碳酸盐岩纵波速度的主要因素,建立温度、围压和层位与纵波速度的定性定量关系并进行初步的机制分析。综合分析表明：川东北地区砂泥岩呈现出正常沉积压实特征;碳酸盐岩的微构造复杂,微构造是决定碳酸盐岩岩声学响应特性的重要因素。     

岩石力学中两个基本问题的探讨

提出了岩石(体)力学中“岩体中的残余应力”和“体现开挖卸载特点的岩石力学理论亟待建立”两个不容忽视的基本问题。分析了残余应力形成的主要原因和机理，并给出了几个简单实例。用一个简单的例子论述了以往岩体开挖力学按“加载”过程计算“卸载”问题理论上的缺陷，以往没有考虑初应力对计算结果的影响，按现有的计算理论所计算的开挖位移偏小。岩石的弹性模量越小，且所经受的原始地应力越大，计算误差越大。     

利用地应力实测数据讨论地形对地应力的影响

首先详细描述了研究区域内2个钻孔的水压致裂地应力测试结果，包括测试段深度、最大和最小水平主应力的量值以及诱发破裂的印模定向试验结果。此外，还对测区内地质构造、地形地貌条件以及地层岩性进行了简要的介绍。经过对地应力测试结果以及相关数据的初步分析，发现对于相距仅280m左右的2个钻孔，其地应力状态及其分布规律存在较大的差异。为此，结合三维有限元数值模拟技术，对研究区域的地应力赋存状态和分布规律进行了更为详尽的分析，进一步研究和讨论了地形条件对地应力状态的影响和控制作用。     

中国大陆地壳应力环境基础数据库数据格式与标准

中国大陆地壳应力数据库地应力资料分为 7 大类型,分别为震源机制解、钻孔崩落、水压致裂、应力解除、断层滑动、连续应力应变及其他资料。资料覆盖了中国大陆及周边地区。提出了地应力数据库的数据代码的分类方法、数据质量的划分和数据入库的属性格式标准,并与国际标准基本一致。迄今为止,共收集了 4 700 多条数据,其中震源机制解资料 3 320 条,水压致裂资料 192 条,应力解除资料 340 条,钻孔崩落资料 454 条,断层滑动资料 420 条。此外,还收录了 23 个台站有关地应力相对变化的应力应变观测资料。在收录的数据中,有 4 200多条数据的质量是可信的,其水平主应力的方位标准偏差小于 25°。     

饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙变化规律的试验研究

 破碎岩石具有显著的蠕变特性,可引起孔隙连续变化,从而导致渗透特性的连续变化。利用自制的破碎岩体多相耦合蠕变试验装置,研究饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙的变化规律。结果表明,破碎泥岩蠕变过程中孔隙率与时间呈负指数关系,整个过程具有明显的阶段性;荷载相同时,破碎泥岩粒径越小,孔隙率变化也越小,最终稳定下来的孔隙率越大;随着荷载的增大,这种因粒径不同而产生的孔隙率大小差异逐渐缩小;相同粒径下,荷载越大,孔隙率变化越快。     

层状岩石铰接拱全程力学性质试验研究

用模型试验方法研究不同初始纵向载荷、跨厚比条件下铰接拱变形和破坏全过程,得到铰接拱全程纵向载荷、横向载荷、力臂系数与挠度关系曲线。3条曲线都具有峰值前、后2个变形阶段,表明铰接拱破坏是一个渐进过程。初始纵向载荷较低时,3条曲线中力臂系数首先取得峰值,其次是横向载荷曲线,最后是纵向载荷曲线,说明力臂系数对铰接拱破坏最为敏感;初始纵向载荷较高时,3条曲线同时达到峰值。随跨厚比增大,纵向载荷、力臂系数峰值基本不变,横向载荷峰值减小,初始纵向载荷和跨厚比对铰接拱力学性质有重要影响。     

小观音坝址区岩体弹性波特征及其应用

  利用勘探平硐的硐壁波速和硐间整体穿透波速的测试成果,分析了小观音坝址区岩体弹性波速度的空间分布特征,鉴于该坝址区以自重应力为主的地应力场特征,讨论了岩体弹性波速度与地应力场的关系。在建立岩体弹性波速度与岩体力学参数间关系的基础上,并以岩体波速为桥梁,探讨了岩体力学参数与地应力之间的关系。利用建立的各种关系,对坝址区难以开展现场试验但又需要岩体力学参数的某些地段,可以通过弹性波测试甚至根据空间位置,确定或估算其岩体力学参数,以供坝址区岩体质量评价、岩体力学分析和计算使用。     

煤与瓦斯突出矿区地应力场研究

 (College of Resources and Environment Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin,Liaoning 123000,China)     

特大型桥桩基及锚碇工程中的岩石力学性质研究

简述桥基有关采用岩石力学参数的研究现状,介绍4座长江大桥以极软岩和软岩为桥基的岩石力学性质的主要试验研究内容和方法,并讨论模拟桩周摩阻力的试验方法。     

分形理论在岩石力学中的应用研究动态

分形几何用于定量描述复杂的自然现象和不规则事物已有许多成功范例,它较好地描述了岩石力学中的不规则性和不确定性,并在岩石力学中得到较好的应用。综述分形几何在岩石损伤、岩石微破裂过程、岩石断裂分布、岩体裂隙分布及岩石受力分析等多方面的最新研究成果。     

破裂岩石的力学性能及在深井软岩控制中的应用

在拟合破裂岩石强度和变形特征的基础上，运用FLAC3．3对巷道支护阻力与围岩位移量的关系进行了模拟，分析了不同岩性条件下，支护阻力对围岩位移量的控制程度，并同人工神经元网络的拟合结果进行了对比。提出了支护阻力对控制软岩巷道具有重要作用及敏感作用范围的观点。在铁法矿区进行了工程实践，有效地控制了深井软岩巷道。     

岩石力学参数反分析的变分伴随方法研究

在岩土工程参数反分析中,针对梯度类优化方法中梯度向量计算量大且难以求解的问题,引入变分伴随向量,提出了岩石力学参数反分析的变分伴随方法,推导出梯度向量的显示计算公式,梯度向量能够一次性全部算出,计算方便快捷。最后通过数值算例,对比分析表明该方法的有效性。     

小浪底水利枢纽岩石力学试验研究回顾

在小浪底工程复杂地质条件下开展的岩石力学试验研究取得了丰富的研究成果,而且岩石力学测试技术也得到了发展。通过岩石制件技术研究、软岩试验研究、岩体蠕变试验研究、岩体泥化夹层研究及地应力测试的探索,不仅促进了测试设备的研制开发,而且在测试技术上也丰富和完善了岩石试验标准及规程的内容。     

分级加载下岩石蠕变特性研究

根据统一蠕变模型和该模型导出的蠕变方程，研究了分级加载条件下的岩石蠕变特性，并且通过曲线拟合得出了相应的蠕变参数。     

控制参数渐变影响岩石力学系统失稳机制初探

以岩石试件－实验机系统为例，将岩石试件广义刚度系数视为控制变量，分析了控制变量在系统稳定中的作用，指出在受力过程中，广义刚度系数的渐变诱发了系统的突变。文中以煤矿坚硬完整连续顶、底板中煤层的冲击地压为例，指出煤体的综合刚度系数为控制变量，通过人为干预煤体的综合刚度系数，达到防止或减缓冲击地压的目的。     

深部开采岩体力学研究

深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点，同内外学肯通过理论研究、室内及现场试验研究取得了大量的成果。总结分析了深部开采与浅部开采岩体工程力学特性的卜要区别，主要表现在“三高一扰动”的恶劣环境、5个力学特性转化特点、4个方面的矿井转型、6大灾害表现形式。针对深部工程所处的特殊地质力学环境，通过对深部工程岩体仆线性力学特点的深入研究，指出进入深部的工程岩体所属的力学系统不再是浅部工程田岩所属的线性力学系统，而是非线性力学系统，传统理论、方法与技术已经部分或相当大部分失效，深入进行深部工程岩休的基础理论研究已势存必行。     

盐岩温度与应力耦合损伤研究

盐岩应力与温度耦合损伤研究对处在深层盐岩的地下空间利用有重要意义。从微观统计的角度出发,通过岩石细观力学的分析、综合,修正前人的研究成果,从而建立温度–应力耦合下的盐岩损伤方程。为验证所提方程的有效性,进行不同围压和温度下的盐岩力学特性试验,分析围压和温度对其力学特性的影响,尤其是对损伤的影响。试验结果表明:围压可抑制损伤的发展,而温度的升高,则在一定的范围内造成损伤的加剧。根据试验结果进行参数拟合,验证所提出的损伤方程的有效性。     

围岩变形的时效特征与预测的研究

在假设围岩地层的性态服从三元件粘弹性模型的基础上,结合对宜兴抽水蓄能电站地下厂房试验洞位移量测数据的分析,提出一种确定地层时效特征参数和预报地层变形的方法。内容包括在考虑试验洞开挖面空间效应影响的前提下对现埋孔的位移量进行修正。根据位移–时间关系曲线的回归方程建立任意时刻围岩地层等效弹性模量间的关系式,给出确定三元件粘弹性模型参数值及对洞周地层的变形进行预报的方法。研究表明:位移量的预报值与回归值可较好吻合,表明这一方法可供同类工程采用。