用短棒试件测试无烟煤的动态断裂韧度

介绍了设计的新型圆台式压头及配套的衬片加载部件，推导了采用新的加载部件进行冲击断裂实验时的断裂韧度计算公式。采用SHPB实验装置，用新加载部件对带有V形切口的无烟煤短棒试件的裂纹尖端施加拉伸载荷，测定了无烟煤的动态断裂韧度。结合准静态实验数据得到了无烟煤断裂韧度随加载率lg(dF/dt)的总体变化规律:当lg(dF/dt)6时，无烟煤的断裂韧度缓慢上升，但当lg(dF/dt)6以后，无烟煤的断裂韧度随加载率的增加快速增大。实验表明:圆台式加载比刀刃式加载更具优越性和适应性，是测试岩石类材料短棒试件动态断裂韧度较好的方法。     

岩石冲击凿入过程的随机分析

利用一个典型凿岩机的测试结果,对其入射应力波形的随机特性进行了分析,给出了各类凿岩机入射波的最大应力和冲击能量的随机分布,从而揭示了各类凿岩机品质特性的物理实质。还对岩石凿入过程的随机特性进行了分析,导出了凿深的随机分布特征,揭示了输出方差和的相关性,可以作为凿入系统合理匹配的依据。     

三向受力条件下淡水冰破坏准则研究

为了更清楚地认识含冰冻结壁力学特性、解决复杂冰岩耦合问题以及给冰工程设计和数值仿真分析提供参数,有必要对冰在三向受力条件下的力学特性进行深入研究.以内蒙古自治区东胜煤田石拉乌素矿立井井筒建设为背景,参考现场水文地质资料在室内制作相似冰样,利用TDW-200低温冻土试验机,进行了4组温度和7组围压的人工淡水柱状冰三轴压缩强度试验,加载速率为0.5 mm/min,加载方向垂直于冰的晶轴方向.结果表明:在恒定温度条件下,柱状冰随围压增大塑性增强,而恒定围压条件下,柱状冰随温度降低脆性增强;在试验温度范围内,淡水柱状冰和多晶冰强度均随围压、温度升高而增大,但同条件下柱状冰强度高于多晶冰;采用D-A模型、Teardrop模型解释了高压下偏应力与围压之间的非线性关系,从不同角度对拟合得到的破坏准则综合考虑,认为D-A准则更适合用于描述淡水冰的破坏特征.研究结果可为后期同条件冰-岩耦合、数值模拟研究提供参考.     

爆破动载作用下新喷射混凝土累积损伤效应的模型实验

利用模型实验的手段模拟了巷道的爆破掘进，并在实验中辅以声波测试，通过分析声波波速和声波波形的变化规律，研究了新喷射混凝土在多次爆破动载作用下的累积损伤效应。实验结果表明，爆破次数、与掌子面之间的距离和爆破药量均会影响喷射混凝土的累积损伤，这种影响体现在声波波速和波形2个方面:爆破次数增加、距离减小和药量增加，则声速降低值越大，波形变化越明显，即累积损伤值越大；爆破次数和距掌子面的距离均与累积损伤呈非线性关系，其中距离与爆破损伤之间的非线性关系可以用二次多项式进行较好的拟合；第一次爆破对声速和波形影响最大，造成的单次损伤值也最大；在小药量爆破的情况下，测试面的最大累积损伤值达到了0.1268，表明爆破近区喷射混凝土的损伤是需要关注的重点。     

花岗岩单轴冲击全程本构特性的实验研究

利用分离式霍普金森压力杆(SHPB) 装置测试了大量花岗岩的单轴冲击本构关系。结果表明:花岗岩的冲击应力应变曲线峰前具有明显的跃进性,但在初始阶段一般都能够较好地近似为直线,直线的斜率与加载速率没有明显的相关性;峰后既有Ⅰ类曲线也有Ⅱ类曲线,表现出较大的离散性。花岗岩的应力应变曲线有时还能表现为递减硬化和递增硬化的特性。     

下穿铁路隧道爆破振动衰减规律研究

基于Heelan短柱药包理论,引入等效作用半径的概念,得到内部瞬时激励荷载作用下爆破峰值振动速度的衰减模型方程,并通过量纲分析进行验证。结合下穿隧道爆破工程,研究不同雷管段位及不同炮孔类型对应的爆破峰值振动速度的衰减规律。此外,讨论球形装药、柱状装药条件下改进公式的药量形式表达式,结果显示,利用等效作用半径作为拟合参考变量可以综合考虑不同雷管段位及不同炮孔类型对爆破振动规律的影响。统计数据表明,利用改进公式得到的拟合效果最优,可以为类似隧道爆破振动研究提供参考。     

无烟煤单轴冲击动态强度理论

根据无烟煤破坏以拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏等组合形式为主、压剪破坏出现的几率很 小的特征,提出了无烟煤的压缩膨胀拉伸破坏模型,并在能量平衡原理和断裂理论的基础上,推导了该模型的 动态强度理论计算关系式,确定了动力学参数之间的定量关系。利用导出的强度公式,对无烟煤的抗压强度 进行了计算,计算结果与已有的实验结果较好吻合。这表明,该公式能够用来预测无烟煤在单轴冲击载荷作 用下的极值强度,揭示无烟煤这种多孔隙介质在冲击载荷作用下的破坏机理。     

冲击凿入系统入射波形与凿入效率的研究

根据凿岩机冲击活塞的特点提出了弹簧双质量理论模型，并对该模型的入射应力与凿入效率进行了电算。电算结果与实验结果有较好的一致性。     

用双截面应变量测方法研究岩石冲击凿入特性

在一维细长杆中，通过任意不重合的两个截面处的应变测试，就可以计算出杆中任一截面处的应变和质点速度等物理量，并且可以分离出顺波和逆波。本文不但在实验上和理论上对该方法进行了证明，而且成功的将其用于岩石冲击凿入特性的研究，得出了一些有意义的结果