水对大理岩岩爆影响的模拟实验研究

通过双向加载模拟了大理岩含水与干燥情况下的岩爆,记录了声发射特性.分析了含水和干燥情况下岩爆现象、声发射特性及其原因.提出水对防治岩爆的积极作用和声发射预测岩爆的可行性.     

深埋隧道白云岩试样岩爆模拟实验研究

基于深埋隧道开挖工程的高应力条件及构造应力发育特征,利用深部岩爆实验系统,模拟了两种构造应力条件下白云岩的岩爆过程:三向应力作用下板状试件瞬间卸载一个方向应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力,增加另一向应力.实验获得了应力-时间、应力-应变、声发射特征及岩爆破坏规律.研究表明:本工程区内构造应力引发白云岩岩爆的可能性较大,岩爆临界深度为290m.竖向构造应力引发的岩爆表现为局部片状崩落,从卸载后发生时间看属于滞后岩爆;水平构造应力引发的岩爆强度更高,表现为块状弹射后整体破碎,属于瞬时岩爆.声发射峰值均出现在岩石裂隙发育段,而密集度最高值对应岩石破裂段.声发射峰值处的最大主应力约为岩石破裂时最大主应力的77.4%.     

深井硬岩岩爆倾向性评价

岩爆是深井硬岩矿山开采中的主要灾害,岩性是决定岩石能否发生岩爆的内在固有因素,根据岩石室内力学性质试验结果来评价岩爆的倾向性,是一种既有效又经济的方法·对取自凡口铅锌矿深部的矿岩石进行了单轴抗压强度、抗拉强度、全应力-应变曲线、加卸载曲线等试验研究,从岩性角度用脆性系数、应变能储存指标、岩爆能量比、DT法等方法评价了凡口铅锌矿矿石和岩石的岩爆倾向性,结果表明该矿矿石和岩石均具有明显的岩爆倾向性·     

单轴压力下岩爆倾向岩石的声发射特征

在电液伺服刚性试验机上,对某矿一种具有岩爆倾向的岩石进行声发射研究,得出了声发射参数与岩石应力-应变曲线对应关系.声发射数统计和声发射波形频谱分析结果表明在加载过程中,应力达到一定水平时声发射数发生突跳,声发射频谱由低频向高频发展,到一定应力水平后基本保持稳定,能量由低频向高频集中,声发射突跳点与主频转换点应力水平基本一致,这对硬岩矿山岩爆预报有一定的指导意义.     

水对花岗岩巷道岩爆红外辐射特征的影响

为研究水对岩爆发生的影响,采用自然与饱水花岗岩进行岩爆模拟实验,以美国Therma CAM SC3000红外热像仪为观测手段,研究了水对花岗岩巷道岩爆红外辐射特征的影响.结果表明:饱和花岗岩AIRT初始阶段温度上升速度快;岩爆发生前饱和岩样最高、最低温度均有微小突变,饱和岩样的岩爆前兆特征更易捕捉.岩爆瞬间,自然岩样孔洞左右两侧AIRT突然升高,岩样表面最低温度曲线呈线性上升,而饱和岩样AIRT和最低温度曲线均下降;饱和花岗岩AIRT平均值比自然花岗岩高,并且单位载荷下AIRT增量更大;趋近岩爆发生,花岗岩红外辐射温度表现出临界慢化特征,系统内在变化速率降低,与前一时刻状态越来越相似,其自相关系数转向增大的趋势,这可以作为岩爆发生的前兆特征.     

圆形地下洞室坚硬脆性围岩岩爆的模拟

为了探讨圆形地下洞室坚硬脆性围岩岩爆破坏机理,建立了长800mm×宽800mm×厚200mm的Ф160mm圆形地下洞室的数值与物理模型,在相同边界条件与同步提高荷载的情况下模拟圆形洞室坚硬脆性围岩岩爆破坏.数值模拟与物理模拟结果表明：同步施加水平边界荷载Ph与垂直边界荷载Pv到700kN过程中,围岩塑性区逐步沟通扩展;当同步施加Ph=Pv=710kN时,围岩塑性区在极短的时间与极窄的加载区间内迅速扩展,塑性变形显著,洞室围岩表现突发性破坏,符合脆性围岩岩爆破坏特征;随后,当施加Ph=Pv=710kN到Ph=Pv=780kN过程中,围岩塑性区增大不明显,围岩破坏相对稳定.数值模拟结果与物理模拟结果基本一致,两者结合,将为探讨岩爆发生机理提供强有力的研究手段.     

深部硬岩岩爆预测的FDA模型及其应用

将Fisher判别分析(FDA)理论应用到深部硬岩岩爆预测中,以最大切向应力σθ、单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt和弹性能量指数Wet作为影响岩爆的因素,建立以σθ/σc,σc/σt及Wet为判别因子的岩爆预测的FDA模型.以国内外15个深部岩体实例为训练样本进行训练,利用训练好的模型对冬瓜山硬岩矿山和某煤矿三水平西大巷深部开拓巷道岩爆进行预测.研究结果表明:利用FDA模型进行深部硬岩岩爆预测,结果与工程实际岩爆结果相符合,说明该方法在深部硬岩岩爆预测中具有良好的工程实用性.     

用动态物理模拟实验研究夹层长度对底水锥进的影响

采用烧结的平面物理模型 ,实验模拟底水绕过上窜夹层的动态过程 .实验考察了不同夹层位置下夹层长度对水锥的影响规律 ,进而得到夹层相对长度对水突破时间及无水采出程度的影响曲线 .研究表明 ,当夹层位于原始油水界面时 ,较短的夹层对水锥无明显影响 ,只有夹层长度达到一定值后它对水锥的抑制作用才表现出来 ,且夹层越长抑制效果越好 ;当夹层位于原始油水界面以上时 ,夹层长度对水锥的影响就复杂一些 ,夹层长度存在一最佳区间     

基于声发射技术的隧道岩爆倾向性判别

为了更加形象地表述岩爆倾向性的判别方法,减少经验判断,在室内岩石力学实验基础上引入声发射监测方法,并提出通过声发射特征参数的时序演化来描述及判别岩石的岩爆倾向性,即根据实验过程中声发射振铃累计计数的时序演化特点,将不同岩爆倾向性的岩石划分为3种释放形式,即线性增长型、阶梯增长型和指数增长型,并分别对应无/弱岩爆倾向性、中等岩爆倾向性以及强烈岩爆倾向性.最后,以取自铜绿山隧道岩芯的玢岩为试验对象开展实验.结果显示:编号P-1与P-3两试件的声发射振铃累计计数时序演化特征表现出明显的指数增长形式,说明这两个试件均具有强烈岩爆倾向性,试验结果同常规岩爆倾向性的判别相符,据此可进一步推广于实践检验.     

岩爆模拟材料研制及模拟试验分析

根据岩爆模拟试验的要求,进行了相似材料的配合比试验,筛选出适合作为岩爆模型的相似材料,进一步制作含孔模型试样,进行了不同加载比,不同开孔方式,不同几何特性的模型试验,探讨了岩爆发生机制,得到 一些规律性的结果。     

高压水射流割缝防治冲击地压的数值模拟

冲击地压是采矿业中突发性、瞬息难以预见的灾害,它的发生常常会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,研究便捷、可靠的防治方法,成为防冲减灾工作中的重要课题之一。传统的防治方法各有不足,将高压水射流割缝技术引用到防治冲击地压当中来,实现了本层煤的解放。基于ANSYS有限元软件建立高压水射流防治冲击地压的有限元模型,并对割缝后各部分的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流割缝技术不但能够实现煤层卸压,而且卸压效果较好,具有很好的发展前景。     

倾斜煤层冲击地压危险状况的数值模拟研究

利用ANSYS分别模拟了煤层倾角为10°、20°、30°、40°、50°、60°的采区工作面,探讨了煤层倾角对冲击地压危险状态评定的影响,为一定地质条件下,错动煤层的冲击危险评定提供了一定的理论指导。     

不同轴向应力下瞬态卸载诱发岩爆破坏数值模拟

运用RFPA2D进行岩石试样瞬态卸掉围压数值试验研究,旨在探讨在不同地应力条件下隧道、洞室等实际工程开挖时诱发的岩爆过程和机理.首先进行单轴加载数值试验,然后进行同围压不同轴向应力下瞬时卸载围压诱发岩爆数值试验.结果表明:单轴加载时试样集中某狭窄带破坏,有少量微震事件;瞬态卸载却集中自由面附近较大面积损伤,卸载前几乎没...     

岩爆形成机理研究

岩爆是高地应力区地下工程洞室开挖施工中常见的一类动力失稳地质灾害现象。作者根据川藏公路二郎山隧道和雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞勘探中的岩爆实例调研,详细地描述了岩爆破坏的几何形态特征,并通过岩爆岩石断口扫描电镜分析和岩爆岩石力学测试等研究,总结出岩爆形成的力学机制主要有压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折（溃屈）等3种基本类型。     

电磁辐射法预测煤矿冲击地压

简述了电磁辐射法预测冲击地压的原理,并用KDB5本安型煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪在徐州三河尖矿进行了实测。结果表明,采用电磁辐射法非接触预测冲击地压不需打钻,实施需要时间短,准确率高,而且能够监测工作面前方的煤岩体活动情况,是一种很有发展前途的预测预报方法。     

基于多重判据的高楼山隧道岩爆倾向性判别

为探究不同层理倾角对岩体岩爆倾向性的影响,以武九高速土建工程高楼山隧道的层理灰岩为研究对象,通过室内单轴加载与加卸载试验,结合弹性应变能岩爆指标、临界埋深岩爆指标、陶振宇岩爆指标和Russense岩爆指标对不同层理角度的岩样进行了岩爆倾向性综合分析.结果表明:不同岩爆指标的判别结果之间存在一定差异;层理角度对岩爆倾向性有显著性影响,当层理角度为60°时岩爆倾向性最高,层理角度为45°时岩爆临界埋深最浅;基于多重判据的岩爆倾向性判别法为在具有层理结构岩体的地下工程中进行岩爆灾害的预测预报提供了有益参考.     

相位麦克风阵列后处理算法的数值模拟研究

相位麦克风阵列技术是最近十年快速发展起来的一种声学实验技术,旨在精确地识别和定位出噪声源,反演出每个声源的频率、位置和幅值信息。该技术在国外得到了快速发展和广泛应用,而在国内仍处于起步阶段。相位麦克风阵列技术的核心是数据后处理算法。发展了一套数据后处理算法程序,进行了相关的数值模拟研究。结果显示,该算法程序能够比较精确地识别和定位出声源信息,为今后进一步的实验研究和工程应用打下了基础。     

不同采煤方法对冲击地压影响的研究

根据两种采煤方法在大同矿区忻州窑煤矿两个盘区产生冲击地压程度不同的事实,通过现场观测、数值模拟和对工作面前方支承压力分布的理论分析,以及裂隙分布的分形统计,归纳出放顶煤开采使支承压力峰值降低、分布范围扩大、顶煤裂隙发育的规律,阐明放顶煤开采使冲击地压强度减弱的机理,得出放顶煤开采可有效减少冲击地压发生的结论。