高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金(201030)
- 作品数：9 被引量：354H指数：8
- 相关作者：左建平刘建锋谢和平彭瑞东周宏伟更多>>
- 相关机构：中国矿业大学（北京）四川大学更多>>
- 发文基金：高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程更多>>
- 脆性岩石破坏的能量跌落系数研究被引量：26
- 2014年
- 从能量角度出发,分析了脆性岩石的整个变形破坏过程。列举出岩石破坏过程的各种能量类型并对其分类,通过分析机械能和热能在岩石破坏过程中的不同影响,提出了用能量法分析岩石破坏过程必须区分热能与机械能。根据循环加、卸载曲线讨论了在岩石变形破坏的不同阶段输入的机械能?W与可释放应变能增量e?U以及耗散能增量d?U之间的关系及变化规律。分析了应力脆性跌落系数存在的不足,提出了一个新的表征岩石破坏的参量,即脆性岩石的能量跌落系数。对不同围压下大理岩和花岗岩破坏过程的应力-应变曲线分析计算,得到了能量跌落系数与围压的关系,以及损伤程度和泊松比对其影响。并通过与现有的应力脆性跌落系数进行对比,说明了本模型的合理性,并认为用其描述岩石的脆性程度在更广泛的围压条件下的适用性。
- 左建平黄亚明熊国军刘靖李蒙蒙
- 关键词：岩石力学能量法
- 动压沿空留巷注浆及高强预应力锚杆联合支护研究被引量：1
- 2014年
- 针对王庄煤矿多次动压下沿空掘巷,分析了高强预应力锚杆及注浆加固机理。增大锚杆的预紧力,能提高围岩的承载能力,实现破碎锚固围岩高阻让压。但由于围岩破碎,需通过注浆改变破碎围岩力学性能,还能改变锚杆与围岩的相互作用方式。提出了采用高强预应力锚杆及注浆加固联合支护技术用于沿空掘巷的围岩控制,现场效果良好。
- 王树忠王兆丰李蒙蒙李楷刘敏
- 关键词：沿空掘巷注浆加固联合支护
- 煤岩体破裂过程中声发射行为及时空演化机制被引量：129
- 2011年
- 利用MTS 815试验机和声发射监测系统对单体岩石、单体煤和煤岩组合体进行单轴试验下的声发射测试,找出三者之间破坏机制的差异,从而为现场微震监测提供指导。试验结果表明,随着荷载的增加,单体岩石、单体煤及煤岩组合体的累积声发射数都增加,并且煤及煤岩组合体单位体积的声发射数要比岩石的声发射数高1个数量级,这主要是煤的强度较低且内部结构松软破碎所致。通过区分不同时段的声发射特征,得出三者破坏存在本质差异:随着荷载的增加,岩石的时段声发射数逐渐增多,煤的时段声发射数逐渐减少,而煤岩组合体的时段声发射先逐渐增加后逐渐减少。岩石的抗拉强度最高,煤的最低,而煤岩组合体的位于单体岩石和煤之间。对于煤岩组合体,岩石内部的声发射数约占声发射总数的10%～30%,煤体占70%～90%;并且声发射的空间分布主要受煤体结构及原生裂隙的影响。
- 左建平裴建良刘建锋彭瑞东李岳春
- 关键词：岩石力学声发射
- 煤岩组合体分级加卸载特性的试验研究被引量：82
- 2011年
- 通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主,与单轴作用相比,分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎,且破坏强度有所提高,但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与卸载曲线基本不重合,且多数情况不形成闭合环路;卸载曲线与下一个循环的加载曲线通常也不重合,但会形成闭合环路。第1循环结束时残余变形较大,加卸载曲线形成了类似"牛角"状的曲线;随着循环加卸载地进行,与残余变形相比第1循环有所降低,加载和卸载曲线在逐渐靠近,并且加卸载曲线类似"竹叶"状。获得了残余变形和加卸载弹性模量随循环加卸载的变化关系,并且实验表明卸载到1 MPa附近时,卸载线是曲折波动的;但在再次加载初期,加载线几乎是直线,且随着荷载的继续增加,加载线和上一个循环的卸载线逐渐分离。循环加卸载后应变相位逐渐滞后于应力相位,内因可能是因为岩石矿物颗粒间的黏滞性以及煤岩组合体界面之间的摩擦引起的,而外因可能是循环加卸载导致了煤岩体内部损伤,并由此诱发不可恢复的残余变形。
- 左建平谢和平孟冰冰刘建锋
- 关键词：分级加卸载
- 深部煤岩单体及组合体的破坏机制与力学特性研究被引量：93
- 2011年
- 采用MTS815试验机对钱家营岩样、煤样和煤岩组合体进行单轴和三轴压缩试验,获得不同应力条件下煤岩单体及组合体的破坏模式和力学行为,并比较异同。单轴条件下钱家营砂岩的破坏以剪切、劈裂及混合破坏模式为主,并且砂岩的峰值强度、弹性模量和波速近似成正比关系;在一定条件下砂岩能产生Ⅱ类曲线,但需采用环向位移控制加载,且砂岩需具有高强度和低非均质度,但煤和煤岩组合体几乎不发生Ⅱ类曲线破坏。单轴条件下煤样以劈裂破坏机制为主,但煤样的峰值强度与弹性模量、波速的关系基本不明显。对于不同围压下煤岩组合体的破坏主要发生在煤体内部:单轴条件下煤岩组合体的破坏以劈裂破坏为主,而煤体内部发生的破坏由于裂纹的高速扩展有可能贯通到岩石中去,从而导致岩石的破坏,并且煤岩组合体破坏后几乎完全丧失承载能力;而三轴试验中,煤岩组合体的破坏以剪切破坏为主,但破坏后还有残余强度。随着围压升高煤岩组合体弹性模量总体趋势是初始缓慢增加,当围压超过15 MPa后弹性模量迅速增加;组合体的峰值强度与围压基本成线性关系。
- 左建平谢和平吴爱民刘建锋
- 关键词：岩石力学围压破坏模式
- 不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究被引量：78
- 2011年
- 对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由0°增加到60°,外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过45°～50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。
- 郭东明左建平张毅杨仁树
- 关键词：不同围压
- 大采高综放开采煤岩体冒落规律数值模拟研究被引量：21
- 2013年
- 为得到厚煤层大采高综放开采煤岩体冒落规律,采用改进的非连续变形数值模拟分析DDA软件研究不同回采阶段大采高综放开采工作面的应力场及煤岩体运移规律。结果表明:随着工作面的回采,采场周围的圆形应力场逐步转变为椭圆形应力场,且出现3个明显的分区,即应力释放区、应力升高区及两者间的过渡区,同时水平位移随时间变化较为复杂,而垂直位移变化具有一定的规律,通过垂直位移的变化可将上覆岩层划分为"三带",得到了大采高综放工作面覆岩和顶煤运移规律。
- 左建平赵洪宝杨建立彭瑞东
- 关键词：大采高综放开采覆岩移动顶煤运移
- 赋存深度对玄武岩变形破坏及能量特征的影响研究被引量：9
- 2011年
- 采用MTS815试验机对门头沟急倾斜煤层底板7个不同深度、共计21个玄武岩试件进行了单轴抗压实验,获得了同种岩性不同赋存深度玄武岩破坏的全应力-应变曲线,分析了赋存深度对玄武岩变形破坏特征及破坏能的影响。实验表明,单轴压缩下埋深较浅的玄武岩几乎都出现Ⅱ类形式破坏;随着埋深逐渐增加,开始有小部分试件出现Ⅰ类形式破坏,可见单轴压缩下门头沟玄武岩出现Ⅱ类应力-应变曲线是普遍现象。Ⅱ类曲线反映了某些岩石材料固有的力学性质,若曲线由伺服压力机获得,采用环向位移控制的方式是基本条件,同时岩石本身应具备均质性好、强度高、弹性模量大、泊松比小等特点。计算表明玄武岩破坏时试验机所做的功以及破坏过程中耗散能是反映岩石性能的两个重要指标:随赋存深度的增加,两者在整体上呈上升的趋势,且耗散能随着温度的变化相对更为明显。漫长的地质年代里地球自转、重力影响和地应力的差异导致了玄武岩的矿物组成及颗粒大小随着深度发生变化,这是导致深部玄武岩力学性能显著提高的主要原因。另外,岩层特殊的位置分布导致埋深600 m上下岩石所处的应力状态不同,这也是玄武岩性能局部突增的主要原因之一。
- 左建平柴能斌周宏伟
- 关键词：玄武岩
- 三点弯曲下热处理北山花岗岩的断裂特性研究被引量：24
- 2013年
- 针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要，开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义。以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象，通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏试验，在25℃～100℃范围内，北山花岗岩以脆性破坏为主。在低应力作用下，裂纹扩展主要受到应力集中及多种矿物力学行为及它们之间的黏结力作用大小的影响，最终裂纹的萌生主要发生在矿物颗粒之间较弱的胶结面上，裂纹初始扩展角主要由这些矿物颗粒之间夹角来决定，因此裂纹初始扩展角通常与水平面有个夹角；随着荷载继续增加后，裂纹会逐渐沿着水平方向扩展，这个主要方向的矿物承受了最大的弯曲拉应力，而岩石的抗拉强度通常很低。室温到100℃的范围内，花岗岩平均断裂韧性几乎不发生变化，稍微的波动可认为是花岗岩的非均值性所造成的。通过数字散斑相关计算方法实现岩石细观尺度变形全场测量。测量结果表明，各个矿物颗粒表面发生较为复杂的变形，多个矿物颗粒界面两边发生完全相反方向的位移，这表明界面两边颗粒受到拉应力作用。尽管在初始阶段，变形主要发生在弯曲拉应力最大界面，但最终破坏可能发生在另外地方，这时的破坏主要受到非均匀的弱面所控制。可见，细观尺度岩石的破坏受到最大应力状态处与岩石的非均质处变形的综合影响。
- 左建平周宏伟范雄鞠杨
- 关键词：岩石力学热力耦合北山花岗岩SEM断裂韧性
