层状盐岩力学特性与蠕变机理研究

对层状盐岩力学特性进行实验与分析,获取相应的力学特征参数,是盐岩地下溶腔蠕变特性数值模拟的必要步骤,是数值计算中力学模型的组成要素。本文通过单轴压缩、三轴压缩和压缩蠕变等实验,获取层状盐岩短期强度特性和长期蠕变特性的力学特征参数,为盐岩蠕变模拟提供必要的参数支持。在此基础上,本文对层状盐岩蠕变机理进行分析,并将对盐岩蠕变率方程进行解析,为构建盐岩蠕变本构模型作铺垫。     

煤矿岩爆发生的成因、规律及其防治

本文是在对我国许多煤矿进行大量调查的基础上,对煤矿自然地质条件、开采技术条件与岩(煤)爆发生的关系进行了分析,探讨了煤矿岩(煤)爆发生的成因规律,主要包括煤的物理力学性质、地质构造和开采技术条件等.简述了岩(煤)爆发生的物理过程.最后介绍了我国目前常用的几种防治办法.     

软岩巷道变形特性与支护对策

根据软弱岩体的力学特性,对软岩巷道变形破坏的力学机理及支护原理进行了分析,有针对性地提出了控制软岩巷道变形破坏的解决办法和采取的支护措施,以期为布置在软岩中巷道的设计、施工和维护提供借鉴和参考。     

砾石对砂砾岩力学特性影响的数值模拟

基于物理实验,对砂砾岩中砾石与基质的力学参数进行定量表征,结合数模实验,研究了砾石粒径和力学参数对砾岩整体力学特性的影响规律.结果 表明:砂砾岩内部介质力学非均质性极强,砾与砾之间的力学性质差异可超过砾与基质间的力学性质差异,强刚度差异导致砾石与基质的胶结处易形成强应力集中;随着粒径增大,砂砾岩的强度和变形参数呈对数增加,但非均质性增强,强度稳定所需的实验尺寸也增加;砂砾岩的力学参数与对应的砾石力学参数呈对数增长关系,但砾石强度对砂砾岩强度的影响存在一个阈值;砂砾岩力学参数评价需要结合砂砾岩多介质力学信息,在多源信息融合基础上,建立考虑砾石强度、粒径等砾石特征参数的岩石力学测井评价体系,这对推进中国砂砾岩油气资源高效开发具有重要的意义.     

公路隧道软岩非线性力学变形特征及优化控制支护探讨

隧道软岩的变形过程是一个高度非线性的混沌力学过程,其变形破坏和力学行为具有很大的随机性和不可预测性;软岩工程力学条件（初始条件、边界条件及其作用过程）对其工程力学特性的影响非常敏感;本文基于软岩工程非线性变形力学特征、环境影响因素和工程力学条件,提出了软岩工程优化控制支护设计方法和优化控制机理,该优化设计方法在工程实践应用中取得了良好的效果。     

节理岩体力学参数确定的数值试验方法

为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.     

细集料含量对风化花岗岩压实力学特性的影响

风化岩由于细集料含量不同而表现出不同的力学特性.由于在荷载和压实过程中颗粒被压碎,风化岩可能表现为粘聚性或非粘聚性.为了评价细集料含量对风化花岗岩压实力学特性的影响,对5种不同细集料含量(10%、20%、30%、40%、50%)的风化岩进行了直剪试验、三轴剪切和基本特性试验.三轴试验表明:随着细集料含量的减少,风化岩的粘聚力减小、内摩擦角增大.细集料含量较少的风化岩抗剪强度在达到峰值后急剧降低.相比之下,细集料含量高的风化岩抗剪强度在达到峰值后比较恒定.临界状态摩擦参数(试验)表明,随着细集料含量的增加,摩擦参数在降低.三轴和直剪试验也表明30%细集料含量是划分砂土与粘土的重要指标.小于30%细集料含量的风化花岗岩在自然界容易获得,其用作路基填料具有较强的稳定性.较低细集料含量的风化岩表现出了与砂相似或更好的力学特性.建议对风化花岗岩的力学特性作进一步的研究.     

南迦巴瓦构造结东侧结合带岩石类型与构造特征

南迦巴瓦构造结东侧结合带经历了多期次构造活动变形。通过系统地质调查、剖面测制和取样试验,对其岩石分布、成分、结构、物理力学性质和结合带的构造特征等进行了研究,结果显示:岩石类型多,矿物成分和含量差异大,变质作用复杂,岩石各向异性、抗风化能力差异明显;各类岩片和岩块的物理力学特性差异大;同类岩片和岩块受云母、角闪石含量和变质、风化、塑性变形程度差异等因素的影响,物理力学特性差异也较大;结合带内部和两侧边界总体上未见大的脆性断裂,岩层韧性剪切和塑性变形特征明显,各类岩片以突变焊接接触为主。该结合带现今为一套岩石建造,脆性断裂总体不发育。     

复合岩梁的特殊力学特性

复合岩梁是解决矿山顶板压力问题的力学模型,本文根据实验研究,探讨了复合岩梁的强度特性、变形特性及破坏特性。提出了复合岩梁具有应力似连续效应、变形边界效应、粘合状态的影响和层间摩擦力等特殊性质。上述研究的初步结果可为今后的现场矿压现象和支架类型的研究提供参考。     

工作面厚硬顶板力学变形研究

实际生产中,有些矿区覆岩中经常存在两层以上相邻的坚硬顶板岩层.当靠近煤层的二层或多层硬岩层间产生复合效应时,影响覆岩采动特征的老顶将不止一层.为研究清楚复合顶板的变形,有必要研究两层以上坚硬复合岩层的力学特性.基于板理论基础,研究了两层及以上的坚硬层叠岩板的力学特性,建立了坚硬层叠岩板的力学模型并对其进行了分析,给出了最大挠度的计算公式及岩板在覆岩层载荷作用下的变形公式,以及在竖向压力作用下坚硬层叠岩板的位移计算方程、方法,最后给出坚硬层叠岩板的弯曲下沉计算实例.该研究成果为垮落带注充控制岩层及地表移动提供了理论依据.     

煤岩交界面对水力压裂裂缝扩展的影响

针对井下煤层压裂过程中,压裂裂缝扩展至煤岩交界面处,受多种力学因素的综合影响,扩展方向可能会发生偏转.通过建立压裂裂缝遇煤岩交界面二维模型,采用理论分析结合数值模拟的方法,对煤岩交界面的破坏机理及压裂裂缝扩展规律进行研究.结果表明:煤岩交界面与水平剖面的相交角、水平主地应力差、最小水平主地应力、煤岩交界面的黏聚力及煤岩层弹性模量差异等是影响裂缝扩展方向的主要因素.随着相交角或水平主应力差的增加,裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性增加;最小水平主地应力越大,裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性越小;煤层交界面的黏聚力越小或煤层与顶板岩层的弹性模量差异越大,裂缝沿煤岩交界面扩展的趋势越明显.     

基于煤演化程度的煤储层渗透率发育机理初探

探讨渗透率的发育机理,将为煤层气的勘探选区提供重要的理论基础。本文以煤岩力学性质为切入点,分析了地应力和煤储层渗透性的相关关系,探讨了不同煤阶演化阶段岩石力学参数（弹性模量、泊松比、体积模量）,提出了煤阶与地应力联合作用下的煤储层渗透率的发育特征。研究表明：地应力控制煤储层天然裂隙开启程度和方向,改变储层的孔隙结构;而煤岩热演化可以改变岩石力学性质。二者共同控制煤储层裂隙的大小,进而影响煤储层渗透率的发育。     

急倾斜煤层分段开采下部煤岩体应力及位移演化规律

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明：上分段开采后,下部不同深度煤岩体卸压范围均呈长轴沿煤层走向的椭圆状,但卸压范围并不对称,底板侧和顶板侧的煤岩体卸压程度不同,靠近底板侧卸压程度更大。下部煤体卸压深度大小为底板侧>工作面中部>顶板侧。煤层底板不同深度出现不对称卸压区,靠近回采分段上端部的煤层底板处垂直应力明显集中。急倾斜煤层分段开采,段高对下部煤体的卸压深度范围影响较小。开采深度不同时,随着埋深增加,工作面下部煤岩体应力集中区域增大,下部同一深度煤体的垂直应力、垂直位移均出现明显增加,开采深度对工作面下部煤岩体的卸压范围影响明显,埋深越大卸压范围也越大。     

采动影响下回采巷道围岩控制技术与区段煤柱尺寸优化

区段煤柱合理宽度直接影响动压回采巷道围岩控制效果。本文针对崔家寨矿5~#煤层E12505工作面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形,并对支护参数进行系统优化。继而根据三维应力状态下煤岩体的极限平衡理论,推导出合理煤柱宽度理论值,同时采用FLAC~(30)模拟软件分析不同宽度煤柱受力状况。理论计算与数值模拟结果综合对比,确定了崔家寨矿5~#煤层回采巷道合理支护参数及煤柱尺寸(6~7m)。研究成果为复杂应力条件下巷道围岩稳定性控制、煤柱宽度的合理留设提供了理论依据。     

煤矿地质特征及煤岩化学性质初步分析——以贵州省金沙县化觉南段高石坝-压竹坪煤矿为例

本文介绍了贵州省金沙县化觉南段高石坝-压竹坪煤矿龙潭组煤系地层、可采煤层及煤岩特征等,并对煤的化学组成进行了系统分析,确定该矿区C8煤层为低灰、低硫、高热值无烟煤,C12为中灰、中高硫、高热值无烟煤,对该区煤炭资源的合理开发利用具有较重要的意义。     

煤岩力学非均质性对孔渗性质的影响规律

煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响.基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起的气压变化、线性热膨胀效应和煤岩骨架收缩变形的热流固耦合三维有限元模型,通过煤岩渗透率与孔隙度与温度场、应力场和压力场间的交叉耦合关联式,分析了非均质度下煤岩表征单元体内渗透率与孔隙度参数的变化规律.结果表明:煤岩力学非均质性是影响煤岩渗透率与孔隙度分布的重要因素之一,非均质煤层的渗透率与孔隙度分布呈现出明显的波动震荡特征,在不同位置处的孔渗参数大小不等;随着井眼距离增加,渗透率和孔隙度可能呈现与均质煤岩情况恰好相反的变化趋势.因此,煤岩的孔隙度与渗透率演化是一个复杂的热流固耦合过程.研究结果对指导煤层气高效开采具有重要的理论意义.     

煤岩电磁辐射的力-电耦合模型

基于煤岩电磁辐射的力-电耦合机理和统计损伤力学理论,建立了煤岩电磁辐射的力-电耦合模型,并通过对Weibull形态参数m值的模拟研究,修正了煤岩电磁辐射力-电耦合模型,使其更具有准确性和实用性。运用修正后的煤岩电磁辐射力-电耦合模型对不同煤岩试样的m值及电磁辐射进行了模拟,煤岩电磁辐射的模拟结果与实验测试结果一致。     

煤岩特性对应力分布影响的实验研究

为了治理冲击矿压灾害,采用数值模拟方法研究了井巷周围煤岩体的力学特性对应力分布的影响。研究结果表明,巷道周围煤岩体的体积弹模、内聚力和内摩擦角均对应力分布有较大的影响。根据这个结果,可采用卸压爆破的方法,改变应力分布状态,减小或消除冲击矿压危险。     

浅谈大同矿区开采石炭系煤层矿井水的防治

针对大同矿区石炭系煤层矿井水防治的重要性，从地表水防治、上部采空区积水防治、同层采空区积水防治等方面详细阐述了石炭系煤层矿井水的防治方法。     

一种分析条带煤柱稳定性的新思路

为了全面地分析条煤柱的稳定性,本文采用新兴的复合岩体力学理论,分析了岩体层面应对煤柱稳定性的影响,发现此种效应可引起煤柱强度提高,从而改善其稳定性。