采场顶板岩块回转的应力演化及稳定性分析

针对煤炭开采中的主要安全隐患采场顶板冒落问题,以采场顶板断裂成的关键块体为研究对象,通过理论公式推导与数值模拟相结合的方法,分析顶板关键块体在回转过程中的应力演化。结果表明:在完全对称回转情况下,随着回转角度的增大,初期水平推力增速较缓,后期增速加快;非对称情况下,水平推力整体变化趋势与前者相似,但在增长过程中由于非对称破坏的存在,导致其出现较大的波动;在顶板回转初期或顶板断裂度i3时,极易发生滑动失稳破坏;随着回转角度的增大,水平推力增大导致岩石被挤碎,发生回转失稳,这种现象在i3时尤为明显。     

岩石动态剥落破裂的数值模拟

简单介绍了RFPA程序模拟岩石在动态载荷作用下破裂过程的原理和功能,并用该程序研究岩石在动态载荷作用下的剥落过程·数值模拟首先再现了均匀杆在不同的应力波幅值条件下表现出的不同剥落形式,通过与理论比较,证明了RFPA在模拟动态剥落破裂问题时的可行性·以此为基础,RFPA被用于模拟非均匀岩石试样在不同应力波幅值条件下的剥落破裂过程,预测了不同应力波幅值时试样的三个不同的破裂模式·此外,数值模拟还得出试样在动态载荷作用下的强度都高于静态强度的结论,这表明岩石材料力学性质的非均匀性是造成动态强度提高的原因之一·     

煤和瓦斯突出过程中地应力作用机理

基于岩石破裂损伤理论和气固耦合方法,利用RFPA2D-GasFlow数值模拟系统,结合煤体中应力分布情况和瓦斯突出破坏过程及结果,分析了煤与瓦斯突出三要素(地应力、瓦斯和煤体物理力学性质)中的地应力在瓦斯突出过程中的作用.研究结果表明,在地应力小于1 MPa时,地应力对瓦斯突出具有阻碍作用;当地应力大于1 MPa时,地应力对瓦斯突出具有双重作用:一方面其产生的水平压应力增强了煤体抵抗破坏的能力;另一方面其产生的剪切应力促进煤体发生破坏.同时应用研究结果对浅埋煤层瓦斯突出问题进行了分析,认为浅埋煤层承受的地应力较小,煤层中存在着水平拉应力和垂直拉应力且是大范围存在的,故导致浅埋煤层发生瓦斯突出且...     

岩石裂纹相互作用的应力场分析

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,通过对岩石试样中预置的一组雁列式裂纹相互作用应力场的数值模拟,探讨了不同几何排布的雁列式裂纹应力场的相互作用的4种模式,再现了多裂纹相互作用的应力场叠加规律,讨论了裂纹的几何特征和力学特性对相互作用程度的影响,模拟结果和相关的理论和实验结果具有较好的一致性·     

混凝土试件裂纹扩展及破坏过程的计算机模拟

运用一个材料破坏过程分析ＭＦＰＡ＾２Ｄ系统,研究了混凝土试件中的裂纹扩展及破坏过程。该方法认为宏观破坏行为是由于具有弹性一脆性特征的细观微元体不断破裂造成的。而造成微元体不断破裂的原因是策元体材料性质的非均匀性。本文根据骨科类型和考虑界面与否,分４种情况模拟了混凝土试件的变形与破坏过程并给出模拟结果及结果分析。     

岩体微震能量演化规律及渗透系数评估

基于大岗山水电站右岸边坡开挖过程中的微震监测数据,分析卸荷引起微震能量释放的时空规律,研究渗透系数增量的空间分布。结果表明:微震能量逐月累积等值线空间分布图可初步定量地识别和圈定边坡深部岩体损伤的区域及程度,微震能量沿软弱结构面易形成积聚带,并遵循能量的累积、释放和转移的规律。岩体因损伤而释放的微震能量与岩体渗透系数变化的趋势具有一致性。两卸荷裂隙带和断层外侧附近渗透系数改变量约为0.03~0.05 cm/s,而两卸荷裂隙带和断层之间的岩体的渗透系数约为0.04~0.097 cm/s。渗透系数的改变在软弱结构面交界处附近最为显著,表明在卸荷条件下,岩体的渗透特性受结构面的影响极大。利用开挖过程中岩体释放的微震能量,并结合开挖前边坡不同岩体的渗透系数,可对开挖后岩体的渗透系数进行评估。     

岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究

应用岩石破裂过程分析系统(RFPA^2D)，通过对非均质岩石试样在单轴压缩下损伤演化过程的数值模拟，研究了岩石变形破裂过程中的损伤演化和损伤局部化行为．模拟结果表明岩石的非均匀性及其结构尺度对损伤局部化模式有很大的影响．岩石在压缩条件下的损伤局部化主要有三种模式：平行剪切带，单一剪切带和共轭剪切带．在局部化剪切带出现时，材料所表现出的高度非线性主要是剪切带内的损伤汇合连通滑移引起的，而在剪切带外主要发生弹性卸载回弹作用．岩石应力应变曲线峰值后区的力学响应主要取决于细观单元变形的结构效应，而损伤局部化正是造成应力应变峰后曲线具有尺度效应的原因，非均质岩石的全应力应变曲线不能纯粹地认为是岩石的材料性质．     

双颗粒几何分布对脆性基复合材料力学性能的影响

在材料细观非均匀性的基础上研究了不同几何分布的双颗粒脆性基复合材料的宏观力学性能以及对复合材料破坏机理的影响.结果表明当保持间距不变,双颗粒分布方向垂直于加载方向时,复合材料的韧性最好、峰值强度最低;而与加载方向一致时,复合材料的韧性最差、峰值强度却最大.当颗粒沿着垂直于加载方向排列时,随着颗粒间距减小,复合材料的峰值强度也减小,这主要是颗粒之间的耦合效应造成的;而当颗粒沿着加载方向分布时,颗粒间距的变化对复合材料的峰值强度没有显著影响.颗粒的不同几何分布对材料的弹性模量影响甚微.     

岩爆模拟材料特性分析

通过大量实验选取了种脆性材料，该材料在普通试验机上加载测试观察其具有较强的冲击倾向，位移—时间曲线失稳时产生突跳．可用来作岩爆模拟材料．为室内研究岩爆这一动力现象奠定了基础，同时，分析模拟材料产生脆性的原因，最后，通过破坏过程分析提出了岩爆烈度的指标。     

系统科学在岩石破裂失稳研究中的应用（一）

运用现代系统科学理论，从突变，耗散结构、结构模式对偶性原理及分形等方面对岩石破裂过程中的失稳进行了研究。在本文的第一部分，研究了试验机与岩石试件所组成的作用系统。认为岩石破裂过程的失稳，从结构稳定性来研究是一种突变结构，而从动力学角度来研究这种突变的过程，则又是一种耗散结构。