摘要：准确预测岩体失稳破坏可为岩体支护设计提供依据。通过单轴循环加卸荷试验探究裂隙倾角在岩体各受荷过程中对能量演化规律的影响,揭示岩体变形破坏过程中能量演化的本质特征。研究表明:加荷初期,弹性能比例为40%～45%,中期为55%左右,临近破坏时为60%～65%,能量比例变化速率和裂隙倾角关系密切。能量密度随荷载增加而增加,裂隙倾角影响能量密度的变化速度;能量密度比例趋势转折越明显,表明岩体越易破坏;耗散能密度增减过程与岩石受荷起裂破坏过程拟合程度较高;裂隙岩体对能量的吸收能力随裂隙倾角的增长先增加后减小。裂隙倾角对能量演化的影响呈非线性,不同受荷阶段的能量关系存在显著特征,此特征能够较好预警岩体失稳破坏。

摘要：采用红砂岩制作分别含有不同倾角三维通透裂隙的圆柱体标准试件,进行单轴压缩试验,并结合实时监控和数值模拟的方法对其断裂破坏机制进行系统分析。试验发现:单轴压缩荷载下,不同倾角预制裂隙主要以翼裂纹和反翼裂纹两种模式扩展,扩展路径均在一定程度上偏离最大主应力方向,当预制裂隙倾角小于等于45°时,裂隙扩展以反翼裂纹为主,且扩展路径偏离程度随预制裂隙倾角的增大而增加,当预制裂隙倾角大于45°时,裂隙扩展以翼裂纹为主,且扩展路径偏离程度随预制裂隙倾角的增大而降低;含裂隙试件的起裂角度随预制裂隙倾角的增大而减小,起裂强度,峰值强度以及弹性模量均随预制裂隙倾角的增大而增大。数值模拟结果发现,翼裂纹的萌生与扩展主要由拉剪应力主导,反翼裂纹的萌生与扩展主要由压剪应力主导,拉应力集中区域随着预制裂隙倾角的增大而逐渐缩小。

摘要：大规模高强度回采和深部开采常导致顶部裂隙煤岩体失稳、漏风及其次生灾害。钻孔注浆是封堵裂隙和加固煤岩体的主要手段之一。由于煤岩裂隙高位注浆研究相对滞后,井下高位注浆施工设计缺少足够的依据。为探究煤岩裂隙高位注浆浆液扩散规律,以任意倾斜有限边界的光滑平板裂隙和宾汉流体为研究对象,建立裂隙高位注浆扩散数学模型并进行数值模拟求解,分析不同裂隙倾角和注浆速率下浆液在裂隙流动过程中的扩散锋面、流量分配及压力场变化规律;在此基础上,建立浆液高位流动数学模型,并推导恒定注浆速率工况下的解析解。研究结果表明:根据扩散锋面的演变规律,浆液流动过程可分为自由扩散阶段、过渡阶段和受限堆积阶段3个阶段。裂隙倾角对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐减小,注浆流速对高位扩散距离的影响程度随着流动阶段的演化逐渐增大。过大的裂隙倾角加大了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变,而过大的注浆速率减缓了高位流量的损耗并加快了流动阶段的转变。注浆速率和裂隙倾角的增大均会导致注浆压力增加,且在浆液进入受限堆积阶段后注浆压力发生突变。以高位流动扩散形态的等效圆半径临界状态为界,高位流动可划分为扩散阶段与堆积阶段,不同阶段内反演得出的等效圆心角与注浆速率、裂隙倾角和注浆时间具有较好的相关性。根据对比分析结果,浆液高位流动数学模型中相对误差低于20%的样本占97%,相对误差低于10%的样本占78.4%,表明浆液高位流动数学模型具有一定的合理性。浆液在不同时间段内向高位裂隙深部扩散的范围受到裂隙边界影响,只有当底部裂隙空间被填充完毕后浆液才会在裂隙边界的支撑下向深部堆积,因此在现场高位注浆设计时应先探明裂隙区域的边界范围。针对上覆煤岩表层区域范围的裂隙封堵时可采用较低的注浆速率以延长自由扩散阶段时长,实现底部裂隙空间的快速封堵。对煤岩裂隙深部区域进行注浆充填时可先使用较高的注浆速率进行注浆,当压力表发生突变后表明浆液已进入受限堆积阶段,此时可降低注浆速率,使注浆压力控制在安全可控范围内。

摘要：为探究偏心裂隙对岩石拉伸力学性能的影响机制,利用自主设计的加工装置制备了具有不同偏心距和倾角的预制裂隙类岩石试样,对其开展平台巴西劈裂试验和非接触全场应变监测试验,并基于载荷⁃位移曲线和表面应变场演化,分析了偏心距和倾角对变形、拉伸强度和劈裂破坏的影响,揭示了拉伸强度劣化规律及劈裂破坏原因。结果表明:试样表面应变在压密和近似线弹性变形阶段基本不变,在裂纹稳定扩展和非稳定扩展阶段发生从缓慢增加到急剧增加的变化;相同裂隙倾角下,偏心裂隙试样的拉伸强度随偏心距增大而增大,且偏心距对拉伸强度的劣化影响远大于裂隙倾角的影响;预制裂隙的偏心距是影响试样劈裂破坏的主控因素,随着偏心距的增大,劈裂主破坏外的横向和竖向次生破坏越少,破坏模式越简单,可分为“Z”字型、“一”字型和中心劈裂破坏3类;拉伸应力诱使试样产生劈裂主破坏和竖向次生破坏,而横向次生破坏则由压缩应力诱发,且偏心距越小,预制裂隙尖端的应力集中对劈裂破坏的影响越显著。

摘要：预裂强制放顶是一种保障煤矿安全生产的重要技术。为确定初采期间深孔预裂强制放顶的合理参数,根据基本顶岩层的结构特点,基于断裂力学理论,建立含斜裂隙的深孔预裂强制放顶断裂力学模型,推导基本顶初次破断距及支架阻力表达式,对模型参数进行了敏感性分析。分析结果表明:基本顶初次破断距随预裂裂隙倾角或垂深比的增大而减小,随支架阻力的增大而增大;裂隙倾角从10°增加到90°,基本顶初次破断距的最大减幅为83.16%;裂隙垂深比从0.1增加到0.9,基本顶初次破断距的最大减幅为65.84%;支架阻力从3 MN增加到18 MN,基本顶初次破断距的最大增幅为1.4倍;理论计算与现场实测对比,验证了该模型的合理性,研究结果可为坚硬顶板煤层深孔预裂强制放顶参数设计和施工提供指导。

摘要：为研究地下水封石油洞库洞室间水封性,依托黄岛地下水封石油洞库工程,采用离散裂隙网络法进行了7个不同工况的分析,分别获得了在不同水幕压力、洞室间液面差、洞室间距和裂隙倾角条件下的地下水头分布和流体渗流情况。研究结果表明:水幕压力增大、洞室间液面差减小与洞室间距增大均会改善洞库水封性;裂隙网络中裂隙倾角的变化会影响围岩的渗透张量,从而改变裂隙网络中地下水的渗流路径,继而影响地下水封石油洞库洞室间水封性;仅靠增加水幕系统压力并不能保证洞室间水封性,地下水封石油洞库相邻洞室水封设计应综合考虑储油情况、洞室间距、裂隙倾角等因素。

摘要：在富存复杂裂隙的层理岩体中,裂隙分布对其力学性质及损伤破坏具有显著影响。以由类砂岩和类大理岩组成的复合裂隙岩样为例,采用单轴压缩试验和DIC技术,分析裂隙位置和裂隙倾角对岩样力学性质和破坏的影响。结果表明,岩样的力学性质随裂隙位置依次从大理岩、交界面到砂岩的改变及裂隙倾角的增加呈增加趋势。裂隙位置对岩样破坏影响为当裂隙在大理岩中时,初始裂纹易为砂岩中的远场裂纹,表面剥落在砂岩和大理岩中均有发生,但砂岩处破坏更明显,易发生“H形破坏”;当裂隙在交界面和砂岩时,易为砂岩处裂尖产生的翼裂纹、反翼裂纹,剥落现象只发生在砂岩处,分别易发生“1γ形破坏”和“y形破坏”;同时,初始裂纹产生对应的应力应变水平σ、ε随裂隙位置由砂岩、交界面到大理岩的改变依次提高。裂隙倾角对岩样破坏影响为α=90°时裂尖不易起裂,α=45°时裂尖易起裂;在相同裂隙倾角下,裂隙位置相同时α=90°的σ、ε最大,α=0°、45°时最小;α=0°时均发生“H形破坏”,α=90°时均发生“y形破坏”。研究结果对实际工程建设和设计具有指导性意义。

摘要：利用二维颗粒流程序PFC2D开展了不同倾角非贯通单裂隙岩体试件的单轴压缩试验,研究了裂隙岩体应力-应变曲线特征、裂纹数及应变能、裂纹扩展机制等影响规律。结果表明,不同裂隙岩体的应力-应变曲线走势基本类似。不同裂隙岩体的破坏模式几乎一致,都为剪切破坏。其中,45°裂隙岩体微裂纹最多,15°裂隙岩体最少。在15°和60°裂隙岩体之间,微裂纹的数目随岩体的强度增加而增加;而小于15°、大于60°的裂隙岩体则反之。在滑动剪切破坏中,沿着模型对角线的方向产生的微裂纹最多,最容易破裂。模型沿对角线方向易产生破坏面,且在该方向上微裂纹数目最多。

摘要：本研究针对水利工程结构中赋存基岩岩石整体完整水平较难通过单一勘察手段确定的问题,提出一种合理的组合勘察方法,即利用电视成像技术与超声波测试确定岩石的完整性。通过采集岩芯,进行超声测试确定典型岩芯的裂隙分布与Vp值,与井下电视成像所得裂隙角度形成对岩芯完整性指标的参数补充。利用井下电视成像技术和超声波检测技术对铁列克特水库工程中的ZK42、ZK43和ZK44三个钻孔进行了详细的地质勘察和岩芯分析。综合分析表明,井下电视成像技术与超声波检测技术相结合,可以有效评估岩芯的完整性,为水利工程的设计和施工提供重要依据。

摘要：在地下工程中,裂隙水严重影响岩体的力学特性,从而影响富水地区地下工程的稳定性。本文研制了一种水压供给装置,开展了7种裂隙倾角类岩试件在裂隙水压下的单轴压缩试验。结果表明:在裂隙水压下,随着裂隙倾角的增大,初始裂纹长度线性减小,且起裂点由裂隙中部移至尖端,起裂应力呈先减后增趋势,并在30°出现应力最小值,张拉破坏效应增强;随着裂隙水压增加,初始裂纹长度和峰值强度呈增加趋势,起裂时间、起裂应力和起裂角度减小,张拉破坏区增大。