岩石破坏

摘要： 重阳隧道采用光面爆破开挖。为了改变光面成缝效果差和爆炸能量利用率低的现状,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对不耦合系数K=1.31、K=1.65、K=2、K=2.3、K=2.65的工况进行模拟,研究光面爆破中应力波和的爆生气体作用机理、不同不耦合装药结构对爆破效果的影响,以光面成缝效果来确定最佳不耦合系数。以K=2的模拟工况为例,通过岩石应力云图和爆生气体扩散云图,详细分析了应力波和爆生气体对岩石的破坏效果,爆生气体对岩石的作用时间更长。用两炮孔之间监测点的应力曲线,讨论了岩石破坏的两种类型,验证了光面裂缝是由爆炸应力波和爆生气体共同作用形成的,爆生气体对裂缝的形成起决定性作用。模拟结果表明:在相同装药量条件下,当K=2时,预裂缝效果较好,可以改善爆破效果并提高能量的利用率,既能形成完整的裂缝且没有对岩体造成过度破坏,为实际施工提供参考依据。

摘要： 安全稳定的铀资源供应,对于保障国家安全、促进核工业健康可持续发展具有重要的意义.针对我国低渗透性砂岩型铀矿在地浸开采中渗透性低、浸出困难的技术难题,提出了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术模式,即采用液态CO2相变致裂技术,在地浸采铀抽、注液孔之间产生大量的联通裂隙,提高低渗透铀矿的渗流能力.采用理论方法计算了液态CO2相变致裂影响半径,建立了液态CO2相变致裂增透地浸开采流程,系统进行了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术特征研究.结果表明:低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透技术影响半径为6.53 m,该技术能够实现三维应力条件下岩体致裂破坏,能够有效增加岩体损伤裂隙网络分布,具有破岩致裂增透、降低化学沉淀及经济可行性.研究结果为有效解决低渗透性造成的砂岩型铀矿地浸开采"难注、难采、低回收率"等难题提供了新途径.

摘要： 对隧道工程中的地质灾害进行总结,通过对真实破裂过程分析方法(realistic failure process analysis,RFPA)在隧道工程模拟中的相应应用进行综述,得到以下主要结论:在隧道工程施工中,隧道工程的主要地质灾害包括固体地质灾害、准流体地质灾害和流体地质灾害3大类;RFPA数值计算方法在与隧道工程施工相关的岩石力学及破坏特性获取、开挖条件下的隧道破坏模拟、层理岩体隧道开挖模拟、动力条件下隧道破坏模拟、深部围岩分区破裂模拟以及渗流作用下隧道稳定性分析等方面都得到了广泛的应用;目前,RFPA数值计算方法已经在计算精度、计算规模、计算速度、大规模求解过程的并行计算和数值计算云平台建设等方面取得了重大进展.随着技术进步和程序开发的不断深入,RFPA数值计算方法会在隧道工程模拟方面取得更为广泛的应用.

摘要： 为了探究断层泥在注水诱发断层滑动中的作用机制及断层周边岩石的破坏程度,选取3种不同成分断层泥的断层(断层1中断层泥由75％石英砂和25％蒙脱石组成;断层2中由50％石英砂和50％蒙脱石组成;断层3中由25％石英砂和75％蒙脱石组成),开展室内高压注水双轴加载试验,研究注水诱发地震中含不同断层泥的断层滑动特征.采用验证后的COMSOL数值模型并结合岩石损伤理论,分析断层泥对平直和交叉断层周边岩石变形破坏的影响规律.研究结果表明:注水条件下含高强度(剪切)断层泥的断层不易发生失稳滑动,但滑动后易产生较大震级的诱发地震(应力降大),导致断层周边岩石出现大面积变形破坏区;断层周边岩石变形破坏区域的分布方位受断层泥的影响甚微,主要由断层几何结构控制;平直断层周边岩石的变形破坏区域分布在断层两端,交叉断层周边岩石的变形破坏区域主要分布在断层连接处及次断层端部,当交叉角度为45°时,交叉断层周边岩石破坏程度最低.

摘要： 利用PCI-II声发射监测系统和高速摄像仪对砂岩进行单轴压缩条件下声发射试验,通过声发射参数演化信息,分析砂岩变形各阶段声发射参数变化特征和失稳前兆情况,揭示砂岩微裂纹时空演化规律.试验结果表明:进入屈服阶段,大于80 dB的高幅值声发射活动开始大量出现,各累积参数值在时序上出现突变拐点,呈指数上升趋势;声发射震级与能级之间存在近似线性关系,岩石内部高能级高震级事件的集中出现表征着岩石局部损伤劣化加剧,与高速摄像仪记录结果一致;屈服强度过后,其他破裂类型也开始逐渐增多,但能级大于4的声发射事件基本都是张拉破裂类型.上述特征现象均可以作为评价岩石破坏失稳的前兆信息.

摘要： 重阳隧道采用光面爆破开挖.为了改变光面成缝效果差和爆炸能量利用率低的现状,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对不耦合系数K=1.31、K=1.65、K=2、K=2.3、K=2.65的工况进行模拟,研究光面爆破中应力波和的爆生气体作用机理、不同不耦合装药结构对爆破效果的影响,以光面成缝效果来确定最佳不耦合系数.以K=2的模拟工况为例,通过岩石应力云图和爆生气体扩散云图,详细分析了应力波和爆生气体对岩石的破坏效果,爆生气体对岩石的作用时间更长.用两炮孔之间监测点的应力曲线,讨论了岩石破坏的两种类型,验证了光面裂缝是由爆炸应力波和爆生气体共同作用形成的,爆生气体对裂缝的形成起决定性作用.模拟结果表明:在相同装药量条件下,当K=2时,预裂缝效果较好,可以改善爆破效果并提高能量的利用率,既能形成完整的裂缝且没有对岩体造成过度破坏,为实际施工提供参考依据.

摘要： 为分析岩石变形各阶段微裂纹孕育力学行为,探究了微观破裂发展和宏观破坏之间的演化关系,利用高速摄像仪和2套PCI-II声发射监测系统对砂岩岩样进行单轴压缩条件下监测试验,结合声发射信息与岩石微破裂的响应关系,对比分析了岩石变形各阶段声发射演化特征以及微破裂强度与破裂尺度时空演化特征,并运用矩张量反演手段获取了岩石微破裂源的产生类型和运动方向,分析裂纹发展趋向,得到了岩石破坏失稳前兆信息,揭示了微裂纹孕育演化成宏观破坏过程中的力学行为.结果表明:声发射参数演化特征与岩石各变形阶段有着较好的对应关系,且在声发射频域上存在3条主频带,分别为低频带(90～130 kHz)、中高频带(250～280 kHz)、高频带(280～330 kHz).声发射波形持续时间与微裂纹的尺度存在正相关性,达到屈服强度前,持续时间绝大多数处于500μs以下;屈服强度后,微破裂加剧,微破裂强度和尺度变得更为丰富,频域上出现明显中频带(130～250 kHz),大量声发射波形持续时间处于1000μs以上水平的活动出现,而且裂纹的产生和演化由无序状态转化为有序发展状态,微破裂运动方向逐渐偏向轴向应力方向,剪切破裂源开始主导损伤,微破裂集结成核,随后出现宏观主裂纹.将中频带声发射活跃,高强度大尺度微破裂集中出现,微破裂有序化发展3种特征现象作为评价岩石破坏失稳的前兆信息.

摘要： 本位介绍了美国创新灌浆材料与技术中心(CIGMAT)在土坝实时监测的智能灌浆砂柱、岩石破坏模式、蒙脱石粘土污染智能水泥等方面的研究进展,供行业人员参考。

摘要： 在改进刚体弹簧方法的基础上,采用Hoek-Brown准则判断界面破坏,提出各向异性Voronoi网格的生成方法,并引入界面细观参数各向异性的赋值函数,最终建立了脆性各向异性岩石损伤破坏过程的数值模拟方法。利用该方法对文献中的试验结果进行了模拟。计算表明,该方法不仅能成功模拟岩石抗压强度随软弱面倾角变化的"U"形规律,定量上与试验结果吻合良好,而且能同时定量模拟岩石变形特性即弹性模量和泊松比的各向异性特征。

摘要： Based on strain softening constitutive model,a damage softening constitutive model of heterogeneous rocks was established by considering the heterogeneity of rock material and the weakening characteristics of mechanical properties during damage process.The difference scheme of damage softening constitutive model was deduced and the further development of the damage softening constitutive model was achieved in FLAC3D under VC++ environment.The influence of different homogenization on mechanical properties and acoustic emission characteristic of rocks were numerically investigated.The results show that material heterogeneity has remarkable influence on the mechanical properties of rock samples.With the increase of material heterogeneity, there is a transition from ductile behavior into brittle fracture in rock failure.Meanwhile,peak strength and peak strain of rocks gradually increase,but residual strength of rocks gradually decreases.It is also found that the through-going shear fractures in the rock specimen lag behind for the more heterogeneous rock.Furthermore, there is a transition from low intensity and high frequency to high intensity and low frequency in AE characteristics of rock under uniaxial loading with an increase in heterogeneity of rock,and three typical AE patterns,swarm shock,foreshock-main shock-aftershock,and main shock,can be observed.%在应变软化本构模型的基础上,考虑岩石材料非均质性和损伤过程中力学性质的弱化特性,建立了非均质岩石损伤软化本构模型,推导了损伤软化本构模型的差分格式,在VC++环境下实现了损伤软化本构模型在FLAC3D中的二次开发.研究了不同均质度对岩石变形强度等力学特性的影响,以及岩石破坏过程中的声发射演化特性.研究表明:随着岩石均质度的增高,岩石的破坏过程由延性向脆性转化,岩石峰值强度和峰值应变不断增大,而残余强度降低;当岩石均质度较低时,岩石破坏剪切带的形成会发生滞后,随着均质度的增加,单轴加载条件下岩石声发射体现出由强度低、频率高向强度高、频率低转化的特性,并表现出群震型、前震—主震—余震型和主震型3种典型模式.

摘要： 本文通过对岩石单轴受压破坏全过程的声发射实验,建立了岩石破坏声发射强度分维模型,研究了岩石破坏全过程各个应力水平声发射分形特征以及分形维值随实验时间的变化规律.研究结果表明:加载初期岩石试件声发射强度分形维值变化不稳定,分形维值的大小变化有反复,但从分形维值总的变化趋势来看,这一阶段的分形维值还是处于较大水平;加载中后期声发射强度分形维值出现较强的规律性,其值逐渐由大变小,试件破坏前的分形维值最小.由于实际应用中最小分形维值点(临界值点)难以确定,故提出将岩石破坏前声发射强度分形维值的持续降维作为岩石破坏的前兆特征,从而对利用声发射参数进行岩体稳定性现场监测预报提供理论依据、方法和手段.

摘要： 岩石在破坏过程中通常伴有声发射现象,目前国内外已有大量的研究成果,展示了广阔的应用前景.当前对声发射无论是理论研究还是应用都主要集中在频率为数十千赫至数千千赫的高频信号段上,由于该类声波信号频率较高,在传播过程中能量衰减很快,因此在监测岩体破坏过程中受到很大的限制.事实上,岩体在破坏过程中不仅有高频的声信号发生,同时还伴有低频的次声信号,这已被以往的试验所证明.由于次声信号具有能量衰减慢、跨越障碍能力强，传播距离远等优点，可以有效弥补当前声发射监测的不足，在灾害监测尤其是远程非接触监测方面较现有的监测方法具有更大的优势。

摘要： 采动岩体动力学失稳与渗流突变是发生矿井突水的直接原因.以岩体的损伤演化为主线,考虑岩体的非均质性、渗流与变形的耦合效应,提出流固耦合条件下岩石破坏过程的本构关系,并在COMSOL Multiphysics的编程环境下通过MATLAB编程开发了突水模拟及突水危险性评价的软件系统.结合范各庄矿陷落柱突水的实际,用该数值模拟系统开展陷落柱突水的数值模拟.数值模拟再现了突水发生的整个过程,据此对陷落柱突水危险性进行了评价分析,并探讨了突水发生的机理.

摘要： 本研究借助有关的地下爆炸试验成果,探讨了强爆炸作用下岩石的单轴抗压强度、纵波速度及孔隙度等物理力学性状的变化规律,分析了初始荷载强度、荷载压力波形等爆源参数对爆炸破坏效应的影响,对爆炸近区、剪切破碎区及非破坏荷载区岩石的状态方程分别进行了阐述。

摘要： 对MTS810电液伺服材料试验机在位移控制和载荷控制两种控制方式下的动力学响应特性进行了研究。以岩石压缩测试数据为例,对载荷-时间曲线、位移-时间曲线进行了对比分析,发现岩石破坏过程中,位移控制方式下可以观察到岩石的局部损伤至破坏的演化过程,载荷在岩石破坏时刻突然降为0;而载荷控制方式下看不到损伤演化过程,载荷未突然降为0。说明试验机本身的结构响应会影响对试样力学性能的测试。

摘要： 本文采用模型实验方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程，归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。实验结果表明，马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向，马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时，破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时，且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。在主应力与隧道底边成60°左右和75°左右时，隧道破坏的突发性高于其它五组试块，易产生岩爆。

摘要： 本文采用模型实验方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程，归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。实验结果表明，马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向，马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时，破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时，且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。在主应力与隧道底边成60°左右和75°左右时，隧道破坏的突发性高于其它五组试块，易产生岩爆。

摘要： 本文采用模型实验方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程，归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。实验结果表明，马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向，马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时，破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时，且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。在主应力与隧道底边成60°左右和75°左右时，隧道破坏的突发性高于其它五组试块，易产生岩爆。

摘要： 本文采用模型实验方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程，归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。实验结果表明，马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向，马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时，破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时，且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。在主应力与隧道底边成60°左右和75°左右时，隧道破坏的突发性高于其它五组试块，易产生岩爆。

摘要： 本文采用模型实验方法探究了马蹄形隧道在不同方向主应力作用下围岩从初始损伤到完全破坏的全过程，归纳分析马蹄形隧道在不同方向主应力作用下的破坏规律。实验结果表明，马蹄形隧道裂纹的产生和扩展大致沿主应力方向，马蹄形隧道围岩的破坏模式随主应力方向而改变。破坏应力的最大值出现在主应力与隧道成60°左右时，破坏应力的最小值则出现在主应力与隧道成45°左右和90°左右时，且45°左右方向的破坏应力与90°左右方向的破坏应力基本相同。在主应力与隧道底边成60°左右和75°左右时，隧道破坏的突发性高于其它五组试块，易产生岩爆。

摘要： 本发明公开了一种岩石试样扭裂破坏实验装置及模拟岩石试样扭裂破坏方法，装置包括主机架上横梁和下横梁上分别安装有主液压缸组和双杆液压缸组，主液压缸组的主活塞杆穿过上横梁的端部设置有一负荷传感器；上横梁的下表面正对主活塞杆处设置有防转机构；防转机构上设置有试样上压块；双杆液压缸组的副活塞杆一端穿过下横梁、并在其上安装上试样下压块，试样下压块上开设有与试样上压块上的凹槽配合的凹槽；副活塞杆另一端穿出副缸体、并在其上安装上轴承；下横梁的一侧设置有动力输出机构，动力输出机构通过传动机构与连接轴连接；连接轴上安装有扭矩传感器，扭矩传感器另一端与副活塞杆设置有轴承的端部固定连接。

摘要： 本发明公开了一种分析岩石在复杂卸荷应力条件下破坏机制的方法，包括：利用巴西劈裂、三点弯曲和直接剪切三类岩石力学基础试验，分别提取张拉与剪切微破裂的声发射特征参数、张拉与剪切断口的粗糙度特征参数以及产生单位面积剪切与张拉裂纹的耗散能特征参数，根据以上参数确定岩石在真三轴等复杂卸荷应力条件下破坏后微破裂的张拉与剪切属性、断面的张拉与剪切占比以及张拉与剪切耗能，最后综合确定岩石在复杂卸荷应力条件下的破坏机制。本发明为揭示复杂卸荷应力条件下岩石的破坏机制提供了切实可行的创新思路。

摘要： 本发明公开了一种原位直剪试验中混凝土与岩石胶结面剪切破坏过程可视化装置，包括支撑锚杆、支撑座、中立柱、旋转架、固定架、剪切盒和试块；支撑座的外侧均布有支撑锚杆，中立柱的上段转动套装有旋转套，旋转套能被驱动结构驱动转动，其外侧固定有向外侧延伸的旋转架，所述中立柱的下段固定有固定套，固定架处于旋转架内并固定在固定套上；在旋转架的两侧设置有与试块与岩体接触面对应的CT放射源和CT探测器，固定架的底部设置有剪切力加载部，本发明使用方便，能够直接应用与现场使用，混凝土试件与基岩胶结面处无任何遮挡物，可以得到胶结面内部全面、完整的三维CT扫描图像。

摘要： 本发明公开了一种模拟真实水下环境中的岩石剪切破坏试验设备及试验方法，试验设备包括反力框架、法向加载系统、水平加载系统、试验台、剪切盒和水槽；法向加载系统施加从上向下的法向压力，水平加载系统对剪切盒外壁施加剪切力，法向加载系统和水平加载系统均从水槽的外壁穿入水槽内并与水槽的外壁之间密封滑动连接；水槽内注水并配设流速调控系统。试验方法包括1)获取试样工况参数、2)制样、3)调整试验设备、4)注水、5)加压、6)剪切破坏并记录数据、7)泄压、排水并进行数据分析。本发明能够模拟岩石试样所处水下环境真实条件，剪切破坏试验能够获得更真实的试验抗剪参数，对水利工程建设、规划工作的发展和技术革新具有深远意义。

摘要： 本发明提供一种基于声发射震源主频唯一性的岩石破坏预测方法，包括标准岩石试件的制备，声发射震源定位，声发射震源类型辨识，不同类型震源对应的声发射主频的计算与岩石破坏预测方法。本发明解决了目前基于声发射主频特征的岩石破坏预测方法，存在声发射主频带宽，声发射主频特征不显著的缺陷。该方法适用于单轴与三轴压缩条件下、巴西劈裂试验、剪切试验，以及蠕变试验岩石破坏的预测。

摘要： 本公开提供了一种基于机器学习的岩石破坏形态预测方法及系统，包括：获取待岩石试样的相关数据；依据获取的相关数据和预设的岩石破坏形态预测模型，得到岩石试样变形破坏数据矩阵；其中，所述岩石破坏形态预测模型通过BP神经网络训练得到；根据岩石试样变形破坏数据矩阵，绘制岩石试样变形破坏图像，实现待预测岩石试样破坏形态的预测；本公开采用了机器学习中的BP神经网络模型，通过特定的预测参数进行预测，简化了参数选取，提高了预测效率；同时，预测结果以岩石试样变形破坏图像直接体现，实现了在高效率预测基础上，直接形象的体现岩石破坏形态结果的目的。

摘要： 本发明提供一种基于多源异构数据的岩石破坏过程实时监测预警系统及方法，属于岩石力学实验过程实验数据信息化技术领域。本发明系统，包括：数据采集单元、数据边缘处理单元、数据传输单元以及数据集成分析预警单元四个单元；本发明方法，包括监测前准备，绘制散斑图案及布置传感器；数据采集、边缘处理，对数据进行预处理以及原始数据保存；数据传输，将数据传输到数据集成分析预警单元；数据集成分析预警单元对数据进行集成分析以及可视化展示。本发明技术方案能够实时采集并处理监测数据，能够有效对岩石的失稳破坏进行预测预警，实时性好，预测准确。在此基础上，将系统处理的成熟结果推演到大尺度岩体之上，对矿山灾害的预测预警提供参考。

摘要： 本发明提供一种岩石破坏过程多应变率测试分析方法，属于岩石力学技术领域。本发明装置包括PC端、岩石应变动静一体化采集系统和岩石力学实验设备，岩石应变动静一体化采集系统连接PC端和岩石力学实验设备，岩石应变动静一体化采集系统包括串联的数据采集模块、数据控制缓存模块和传输接口模块，岩石力学实验设备包括高精度自补偿应变片和高精度铂金热敏电阻，高精度自补偿应变片和高精度铂金热敏电阻粘贴在岩石试样上，高精度自补偿应变片连接数据采集模块，数据采集模块上粘贴高精度铂金热敏电阻，传输接口模块连接PC端。本发明实现了岩样时效性应变和动态应变的同步监测、岩石动静态应变分离及岩石破裂机制反演，对研究岩石失稳过程意义重大。

摘要： 本发明涉及一种岩石破坏声发射次主频识别提取方法。本发明制备不同地质成因的岩石的标准圆柱体试样并在侧表面沿周向均匀布置声发射传感器，进行单轴压缩实验，声发射传感器接收岩石试样开始加载至完全破坏全过程释放的原始声发射波形；对原始声发射波形依次去噪处理和快速傅里叶变换得到二维频谱图，模糊化处理得到模糊化二维频谱图；捕捉识别出具有次主频特征的声发射信号，提取该声发射信号的声发射主频和次主频；采集不同岩性试样从开始加载至完全破坏全过程的声发射信号得岩石损伤破坏各个时刻的声发射信号频域数据，对具有次主频特征的声发射信号，判断该声发射信号的类型，计算中心频率，结合试样破坏荷载‑时间曲线描述破坏模式。

摘要： 本发明属于岩石破坏预测技术领域，提出了一种基于有限测点位移变形信息实时预警岩石破坏方法，以满足测点数量经济、监测点信息特征易识别的工程要求。本发明具有实时高效、操作简便的优点。所述方案基于多测点的岩石位移变形信息，并利用位移增量变异系数计算方法，根据变异系数变化曲线可以准确捕捉岩石破坏前兆信息，以此达到实时预警岩石破坏的作用。