不同浓度的尾砂胶结充填体破坏过程 声发射特性试验研究*

制备了3种不同质量浓度的充填体试件,进行了单轴压缩声发射试验,分析了不同浓度的充填体力学特性,重点研究了试件破坏过程中的声发射振铃计数、声发射累计撞击数与声发射累计能量的比值(r值)、主频及其相对高频信号激增响应系数特征。研究表明：随着浓度的增加,充填体的峰值强度与弹性模量呈增大趋势,充填体中出现的声发射累计振铃计数越多;r值先升高再持续减小到一个较低值,随着外载荷的增加,进入缓慢升高阶段,峰值前均保持在该阶段。充填体破裂前兆信息在声发射信号主频分布中呈现主频段增多现象,表现为由加载初期的1~2个主频段,在临界主破裂时增多到3~5个主频段;且随着浓度的增加,声发射信号主频频段分布越宽,声发射相对高频信号(160~180 kHz)的激增响应系数呈递减趋势。以上特征可为不同浓度的尾砂胶结充填体稳定性监测、预测提供依据。     

花岗岩晶粒尺寸对岩爆影响的试验研究

为探究晶粒尺寸对硬脆性岩石岩爆的影响,利用真三轴岩爆试验系统,对细中、中粗两种不同晶粒尺寸的含预制圆孔花岗岩开展了岩爆模拟试验。试验结果表明:在相同的加载过程中,细中晶粒花岗岩出现板裂静态脆性破坏,而中粗晶粒花岗岩出现岩爆动力破坏;细中晶粒花岗岩早期声发射活动较弱,大破裂、低主频事件在时空分布上较集中,特征应力较大,而中粗晶粒花岗岩早期声发射活动较活跃,大破裂、低主频事件在时空分布上较离散,特征应力较小,碎屑破碎程度更高。晶粒尺寸对花岗岩的岩爆倾向性具有重要影响,晶粒尺寸较大的硬脆性岩石的岩爆倾向性更强。深部地下岩体工程的岩爆倾向性评价中,除强度和脆性外,晶粒尺寸也是需要考虑的重要因素。     

岩爆特征及岩体结构效应

本文论述了中国南盘江天生桥大型水电站引水隧洞中的岩爆特征及岩爆岩体结构效应。指出岩体结构对岩爆的发生和岩爆烈度具有控制作用,并结合岩爆岩石力学试验,提出了岩爆岩体结构效应理论。对于正确选择地下工程场地、调整优化洞室轴线方位和岩爆预报具有实用价值。     

圆形硐室岩爆机制及其突变理论分析

硐室岩爆机制是围岩中处于极限状态的塑性变形集中区承载能力下降时,其中完好岩体部分以弹性方式卸载,当后者释放的弹性能超过前者形变耗散的能量时便发生岩爆．以岩体等效应变为状态变量,建立了硐室岩爆的突变模型,给出岩爆释放地震能计算式．分析表明: 岩爆发生条件与岩体的升降模量比及岩体裂隙发育程度有关;对于特定冲击倾向的岩体,存在相应的临界软化区深度,当满足岩爆发生条件,且软化区深度达到临界深度时会发生岩爆．     

关于煤矿中“突出”的理论——对慕尼黑工业大学矿业力学研究的介绍(特约稿)

本文总结了慕尼黑工业大学关于煤矿中突出问题的研究。首先,指出了易发生突出的材料的一个主要力学特征,是材料参数在破坏后效区快速下降。接着,将简化弹塑性理论(或称初等理论)应用于研究突出,揭示了突出的某些基本机理。还详细讨论了临近巷道存在坍塌及考虑煤层内部剪应力时对突出的影响。最后给出了把坍塌形成当作突出处理以及把煤层顶底板岩石当作弹性体考虑的结果。将理论结果与现场现象进行了对比,并对预报及防止突出的方法用力学观点给予了解释。     

基于统计损伤的岩爆预测

基于岩石单轴抗压强度的分布特征,对脆性岩石采用统计损伤的平行杆模型模拟,经岩石全过程曲线拟合,表明了 模型的合理性。进而提出采用平行杆模型模拟地下深埋洞室脆性围岩,推出了不同应力条件下岩体损伤的表达式,从统计损 伤的概念上,利用损伤变量来表征岩爆发生概率。工程实例分析表明该预测方法是有效的。     

MECHANISM AND CATASTROPHE THEORY ANALYSIS OF CIRCULAR TUNNEL ROCKBURST

Mechanism of circular tunnel rockburst is that, when the carrying capacity of the centralized zone of plastic deformation in limiting state reduces, the comparatively intact part in rock mass unloads by way of elasticity; rockburst occurs immediately when the elastic energy released by the comparatively intact part exceeds the energy dissipated by plastic deformation. The equivalent strain was taken as a state variable to establish a catastrophe model of tunnel rockburst, and the computation expression of the earthquake energy released by tunnel rockburst was given. The analysis shows that, the conditions of rockburst occurrence are relative to rock's ratio of elastic modulus to descendent modulus and crack growth degree of rocks; to rock mass with specific rockburst tendency, there exists a corresponding critical depth of softened zone, and rockburst occurs when the depth of softened zone reaches.     

回归分析法在建立岩爆数学模型上的应用

本通过实践与理论对岩爆进行了分析与研究，探讨了直接影响岩爆的几个主要因素，首次利用回归分析法对岩爆的有关数学模型进行了一些探讨，取得了一些结果，并且通过实践验证了所得结果的正确性，速对今后多方面进一步研究岩爆具有一定的指导意义。     

试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号

Lyapunov 指数是标志一个系统做规则运动还是混沌运动的一个重要物理量.鉴于此, 本文利用Lyapunov指数研究系统的混沌特性, 研究气候的突变.计算结果表明, 定义法求得的Lyapunov指数是一种可靠的突变检测方法, 无论是理想序列还是实际存在突变的序列, 利用该方法都能准确地找出突变位置; 而利用非线性局部Lyapunov指数的可预报期限从理论上佐证了基于临界慢化现象的气候突变前兆信号的可靠性, 通过计算各个时间段的最大Lyapunov指数能够反映系统的内在性质、研究其混沌特性. 研究结果为该方法在实际观测资料中的广泛应用提供了理论基础. 关键词： Lyapunov指数 气候突变 前兆信号     

竖井开挖的不稳定性和岩爆的力学机制

基于稳定性理论和弹塑性厚壁筒的解析解,研究了竖井开挖过程的平衡路径,并将屈服后的井壁压力--位移平衡路径曲线应用到围岩的稳定性分析.研究表明,竖井围岩的不稳定及其岩爆的发生不仅取决于岩石材料应力应变全过程曲线的峰后特性,还取决于竖井开挖过程对应的平衡路径曲线的类型.平衡路径曲线能够描述围岩结构加载屈服后的力学行为.平衡路径的曲线形状只可能有两种类型,一种曲线上的点都处于稳定的平衡状态,虽有塑性变形的累积,但不会失稳崩落;另一种曲线则发生极值点型井壁失稳并伴有位移突跳.竖井开挖过程的平衡路径曲线是判定围岩岩爆发生的关键因素.极值点型失稳和位移突跳是均质围岩中岩爆可能发生的一种力学机制.