考虑层间作用的多层滑坡分析方法探究

在现实生活中,因为地理构造的不同,以及受到自然风力以及雨水侵蚀程度的不同,我们会发现在自然界中存在很多类型的滑坡。有一些是构造简单的滑坡,但有一些滑坡因为其特殊的地理环境,所以也就构成了其本身的特殊性。对于一些结构很复杂的滑坡,不论是铁路工程还是其它的工程都很少考虑每一个滑面之间的相互作用以及他们之间的相互影响。在这个基础上提出的分层计算的解决方式比较全面地考虑了各个滑坡之间的相互作用关系。分析每一层都核算一遍复杂滑坡的稳定性时,还分析抗滑结构中包含的滑坡推力和滑坡推力的具体分布形式。主要的研究方法是传递系数法,运用这种方法论述了计算上层滑面影响的每一层滑面的稳定性以及各层滑体的滑坡推力的计算和这种推力的具体分布形式。     

论直接顶岩层初次来压阶段的控制方法

本文针对直接顶岩层初次来压阶段顶板事故占较大比例的实际状况,提出了合理确定初撑阻力强度、始动阻力强度及最小控顶距等来有效控制直接顶岩层初垮运动、防止事故的方法体系。     

采场坚硬顶板二次断裂的初步研究

通过相似材料模拟试验、力学分析、现场研究,指出坚硬顶板二次断裂是客观存在的,二次断裂位置决定了顶板与支护的稳定性。研究表明,二次断裂主要发生在煤壁处和切顶线处、也可能在煤壁前方,其决定于顶板厚度与悬顶距、支护阻力及煤体残余强度,通过改变支护阻力可以实现二次断裂位置的控制。     

计入层间结合状态的层合板弯曲理论与阻尼特性

讨论计入层间结合状态的层合板弯曲理论，弹性和粘弹性行为。它的粘弹性质使结构具有良好的减振能力。     

顺层断层对原岩层封闭能力的增强作用

为了解顺层断层对油气成藏的控制作用,实验研究了顺层断层岩的封闭能力.我们的数据证实,顺层断层具有较强的封闭能力,将大大地增强原岩层的封堵能力.其机理可归纳为四个方面:1)压性的正应力;2)以韧性及粘性变形为主,因为非能干岩层易塑性流变;3)涂抹效应强;4)面理化组构,垂直面理方向的封闭能力大大增强.如果盖层中发育顺层断层,盖层的封盖能力将被大大改善,将能够封盖更大的油气高度或者流体压力,利于形成更大规模的油气藏.     

聚脲弹性体涂覆结构抗侵性能与层间作用机制研究

研究了聚脲弹性体涂覆钢板、涂覆纤维复合材料板抗破片侵彻性能以及涂层与底材层间作用机制.通过弹道试验加载3.3 g立方体破片撞击聚脲涂覆钢板、FRC板结构,获得无涂覆、迎弹面涂覆和背弹面涂覆3种涂覆类型结构的弹道极限,得到了不同涂覆方式下结构抗侵彻性能差异以及变形与失效特征.结果表明,聚脲弹性体涂层对涂覆结构抗破片侵彻性能的影响作用与涂覆底材自身的吸能机制相关;钢板吸能形式为局部变形与剪切冲塞,涂层对钢板耗能作用影响小,且能够有效提高结构抗侵性能,迎弹面涂覆效果优于背弹面;FRC板吸能形式主要为背部纤维的拉伸断裂与层间分离,背弹面涂层抑制纤维板吸能作用,大幅降低涂覆结构抗侵效率.      

几种金属多层薄膜的形变与断裂行为及其机制

本文系统地报道了近年来所开展的有关金属多层薄膜的强度、变形与断裂行为的研究进展.着重介绍了本研究所开展的几种典型金属多层薄膜（Cu/Au、Cu/Cr、Cu/Ta等）的力学行为及其尺寸与界面效应.研究发现,随着多层膜的单层厚度减小,多层膜的强度明显升高,最后达到饱和.理论分析表明,不同种类金属多层膜的强度升高能力与界面结构有关.根据晶格失配与位错理论,所提出的统一模型可以很好地描述具有不同界面结构金属多层薄膜的界面强化能力.压痕诱发的具有不同尺度和界面结构的金属多层膜的塑性变形行为明显不同.当多层膜的单层厚度减小到纳米尺度时,压痕诱发的塑性变形倾向于剪切带变形 同时还在亚微米尺度下观察到了直接穿过界面的局部剪切行为.研究还发现,在单向拉伸载荷的作用下,纳米尺度Cu/Ta多层膜的裂纹尖端发生位移量为几纳米到几十纳米的面外剪切变形,最终导致Cu/Ta多层膜发生剪切型断裂.提出了位错运动所需应力和层/层界面阻力之间的竞争机制,从而证明了当金属多层膜的单层厚度小于某一临界尺度时将发生剪切型断裂这一物理本质.     

微型剪切速度对材料性能、变形和断裂的影响

为研究剪切速度对材料性能、变形和断裂的影响,采用微型剪切配合SEM(扫描电镜照片)及硬度分析.试验表明,当微型剪切相对变形速度δ大于5.5×10~2～1.1×10~1l/s时,材料性能明显变化,该数值接近于材料性能没有明显变化的常规机械性能的相对变形速度.     

采场坚硬顶板断裂步距的板极限分析

本文建立了顶板的屈服状态结构模型,利用板的刚塑性极限载荷上限解推导出弹塑性上限解,消除了因忽略弹塑性变形而造成断裂步距偏大的影响,得到比较符合实际的四边实体煤采场顶板断裂步距计算式,并用实测资料确定了其修正参量的取值范围。     

全层TiAl基合金断裂机理的原位拉伸研究

通过对不同缺口类型试样的SEM原位观察分析，研究了全层TiAl基合金的断裂机理．结果表明，在整个断裂过程中：1)几乎都是穿层断裂；2)出现大量的微裂纹．全层TiAl基合金裂纹的形成、扩展有沿层和穿层两种方式，断裂方式取决于拉伸轴与层片位向之间的相应关系，当拉伸轴和层片位向近似平行时，断裂行为是穿层断裂和沿晶断裂行为，断裂过程的驱动力是拉伸应力，缺口类型只影响裂纹的起裂，而对随后的断裂几乎没有影响．     

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.     

岩石断裂稳定性的尺寸效应

以岩石断裂峰值后曲线为岩石断裂稳定性研究内容,提出了裂纹扩展本构曲线的概念和判断岩石断裂稳定性的方法．并根据能量守恒原理,提出了裂纹-弹性体组成岩石断裂试件的简单模型和判断断裂稳定性的定量计算公式,例举并讨论了由这一模型确定岩石断裂曲线的方法及影响峰值后曲线形状的尺寸效应．     

岩体中裂隙与力学参数的相互影响研究

结合统计理论,给出了裂纹开展的定向判据和统计判据,在裂纹沿局部空间等概率开展情况下,建立了岩体强度参数与其断裂之间的互推关系式.以工程为例,说明推导具有一定的工程参考价值.     

缓倾斜岩层软岩巷道破坏过程分析

为研究深部矿井层状岩体破坏机制,进行了平面巷道的物理模型实验。本次实验以徐州旗山矿-1 000 m轨道联络大巷的地质资料为背景,通过对应不同深度的地应力加载,分析模型的受力变形特征。结果表明对缓倾斜岩层巷道,其结构的非对称性表现为破坏的非对称性,为研究处在层状岩体地质条件下的地下硐室工程的围岩稳定性和支护方案提供参考依据。     

温度对岩石类材料断裂性能的影响研究

根据CCCD-SHPB测试原理,利用平台巴西圆盘研究温度对岩石类材料断裂性能的影响,实验过程中通过控制加载脉冲,使得测试试件的加载速率基本一致,仅改变试件测试的环境温度.根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法,在SHPB装置上完成岩石类材料的动态断裂韧度随温度变化的测试,获得了不同温度下中心裂纹巴西圆盘岩石试件的动态断裂韧度.     

关键层位置对导水裂隙带高度的控制作用研究

针对不同关键层位置导水裂隙带发育高度不同的问题,为确定关键层位置是否对导水裂隙带发育高度有控制作用,在关键层理论模型框架内,考虑岩层的分层力学性质变化,建立了采场覆岩的力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA2D进行数值模拟,分析了在不同关键层位置顶板导水裂隙带发育高度,得出当随着关键层位置在0-60m范围内由低到高...     

地壳岩石压剪断裂端倪

将地壳断层视为地壳表面裂纹，应用压剪断裂观点对地震机理进行了分析，提出了地壳岩石复合断裂的压剪断裂核模型和有待研究的课题。开展这方面的研究将有利于地震预报及找矿工作。     

多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征

为研究多次爆破作用下巷道围岩累积损伤演化与破裂特征,建立考虑扰动效应的时效损伤本构模型.二次开发扰动效应的时效损伤本构模型,并建立数值模型验证了开发程序的正确性.将本构模型应用于深部巷道多次爆破开挖的数值模拟中,研究围岩累积损伤演化特征与破裂特征.结果表明：地应力对巷道围岩爆破累积损伤有抑制作用,地应力越大,抑制作用越明显;围岩的损伤程度随爆破扰动次数的增加呈现非线性累积特征,围岩损伤范围也随着爆破荷载作用次数的增加而扩大;巷道围岩近区在多次爆破荷载作用下损伤严重,巷道围岩表层出现破裂现象.     

岩石材料动态断裂韧性的实验研究

为了研究岩石类材料的动态力学性能及动态破坏机理,防止出现岩石爆裂造成灾难性破坏,根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法和分离式霍普金森压杆的基本原理,在SHPB装置上测试了花岗岩的动态断裂韧性。对测试结果按照SHPB基本原理进行处理,以试件两端平均载荷带入准静态公式得到动态断裂韧性。处理结果表明,用试件两端平均载荷获得岩石动态断裂韧性的实验方法有效的;花岗岩的动态断裂韧性具有加载速率相关性,随着加载速率的增加断裂韧性增大。     

新疆柯坪地区碳酸盐岩对构造裂缝发育的影响

针对柯坪大湾沟地区白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩4种碳酸盐岩, 选取4个剖面, 对其构造裂缝发育情况进行统计分析。结果表明, 裂缝面密度强度由大到小依次为白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩, 即在相同构造环境下, 白云岩最容易产生构造裂缝。同时发现质纯粒粗的碳酸盐岩(如颗粒灰岩)相对脆性大, 比泥质细粒的碳酸盐岩(如颗粒泥晶灰岩)更易发育构造裂缝。最后对碳酸盐岩裂缝面密度与岩石力学参数之间的关系进行了探讨。