岩石单轴细观损伤演化特性的CT实时分析

利用最新研制成功的CT(Computerized Tomography,简称CT)专用岩石三轴试验加载设备,完成了三轴(单轴)压缩荷载作用下岩石损伤扩展规律的CT实时试验.得到非常清晰的岩石破坏全过程中从微孔洞被压密到微裂纹发生、发展、贯通、卸荷破坏等各个阶段的CT图象.引入了初始损伤影响因子及闭合影响系数,建议了一个新的损伤变量.从CT细观试验结果出发,给出了应力损伤门槛值,将准静态岩石应力应变全过程曲线分为5个阶段,得到了岩石损伤演化的初步规律.结果表明,利用这套设备进行岩石细观损伤力学特性的研究是一种创新的方法,CT专用加载设备的研制是成功的.     

THE REAL IN TIME CT MONITORING OF THE MESODAMAGE EVOLUTION LAW OF SANDSTONE UNDER TRIAXIAL COMPRESSION

The real in time computerized tomography (CT) testing of the meso-damage propagation law of the whole sandstone failure process under triaxial compression has been completed using the newest specified triaxial loading equipment corresponding to the OT machine. Through the CT scanning, the clear CT images which include from the microcracks compressed stage to growth stage, bifurcation stage, development stage, crack fracture stage, the rock sample failure until to unloading stage in the different stress states were obtained. The CT values, CT images and the other data have been analyzed. Based on the results of the CT testing of meso-damage evolution law of rock, the stress threshold value of maso-damage of rock is given, and the stress-strain complete process curve of rock is divided into some sections. The initial rock damage propagation law is given in this paper.     

三轴压缩岩石损伤扩展细观机理及其本构模型

利用已研制成功的CT（Computerized Tomography）机专用三轴加载实验设备，完成了三轴压缩荷载作用下岩石损伤演化CT实时细观实验。确定了应力损伤阈值，对CT实验结果进行了定量分析。从工程应用出发，给出了峰前分段岩石损伤演化方程及本构关系。理论分析结果与实验结果较吻合。     

隧洞支护设计神经计算决策系统初探

给出了一个耦联神经网络模型，综合运用专家系统和模式识别等技术研制了隧洞岩支护设计神经计算决策系统，算例表明，本系统有着较好的实用性。     

专线铁路下采煤地表沉陷规律数值模拟研究

采用有限元法研究了宝积山煤矿701综放工作面专线铁路下采煤引起的地表沉陷规律,给出了随着开采的进行地表水平位移、竖向位移的发展规律.现场监测表明,有限元计算得到的沉陷量与实际沉陷量基本一致,有限元计算模型的建立及参数的确定是合理的.计算结果对710工作面的正常开采具有重要意义.     

周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究

利用RMT—150B岩石力学多功能试验机完成了单轴压缩状态下砂岩、大理岩和花岗岩试件疲劳破坏变形及机理的较为系统的试验研究．试验结果表明，岩石的疲劳破坏受到静态应力．应变全过程曲线的控制，疲劳破坏时的变形量与周期荷载的上限应力在静态应力-应变全过程曲线后区对应的变形量相当．将岩石轴向不可逆变形发展划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段3个阶段，3个阶段变形的累积将导致岩石的最终破坏．影响岩石疲劳寿命的主要因素是周期荷载的上限应力和幅值．     

单轴压缩岩石疲劳寿命影响因素试验分析

利用RMT150B型岩石力学多功能试验机对单轴压缩岩石疲劳寿命的影响因素进行了研究。重点分析了应力幅值、波形、频率等因素对岩石疲劳破坏寿命的影响规律。结果表明,应力幅值、波形和频率都对岩石的疲劳寿命有显著的影响。幅值和波形影响的实质是能量耗散的不同,而频率影响疲劳寿命的实质在于加载速率的不同。     

非均匀应力场圆形巷道塑性区研究

为了研究巷道开挖后巷道围岩的塑性区分布规律,首先分析巷道围岩的应力分布特征,在计算出围岩应力分布规律基础上,依据摩尔库伦强度准则推导出圆形巷道围岩的弹塑性区。通过理论计算得出侧向应力、地应力、黏聚力、内摩擦角参数变化时巷道围岩的塑性区范围,从而总结出巷道围岩塑性区的演化规律,结果表明,侧压力系数λ对圆形巷道围岩的塑性区有很大影响,当λ=1时,巷道围岩塑性区为圆形;当λ1时,塑性区在两帮较大,顶部小;当λ1时,塑性区在两帮较小,顶部大,且角部塑性区发展迅速;随着地应力的增加,塑性区的范围也随之增大;随黏聚力增大塑性区范围减小;随着内摩擦角φ的增大塑性区范围随之减小,但影响较小。     

锚注技术在回风顺槽围岩加固中的应用

以建庄煤矿4-2104综放工作面回风顺槽返修试验段为工程依托,运用钻孔窥视测试技术对顺槽围岩可注性进行分析。结合顺槽围岩裂隙分布特征及其锚注技术加固机理,在原支护方案的基础上制定了锚注方案和监测方案。最后得到了建庄煤矿4-2104综放工作面回风顺槽在锚注段和非锚注段顺槽的围岩变形规律。结果表明,在4-2104综放工作面回风顺槽中运用锚注技术可以满足工程需要。     

岩石损伤扩展特性的实验分析及其本构关系与数值模拟研究

摘要从岩石损伤CT细观实时实验观测到的裂纹扩展机理出发,对比分析宏观实验结果,得出正确合理的岩石损伤扩展的物理力学机制,基于岩石损伤演化的物理力学机制对岩石宏观破坏应力-应变全过程曲线进行分段,建立合理的分段岩石损伤本构模型和损伤演化方程,并给出相应的数值模拟方法.基于上述认识,完成了以下工作:博士学位论文 TESTING ANALYSIS AND NUMERICAL SIMULATION ON DAMAGE PROPAGATION CHARACTERISTICS OF ROCK AND ITS CONSTITUTIVE MODEL