国家自然科学基金(51174078)
- 作品数：18 被引量：147H指数：8
- 相关作者：辛亚军姬红英韦四江李梦远勾攀峰更多>>
- 相关机构：河南理工大学内蒙古科技大学河南焦煤能源有限公司古汉山矿更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省教育厅科学技术研究重点项目博士科研启动基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 岩石分级加载蠕变的能量耗散与变形机制研究被引量：9
- 2016年
- 通过对岩石加载–蠕变–卸载的能量转换与变形机制分析,利用RLW–2000型岩石三轴流变仪,对2组岩石进行单轴分级加载蠕变试验,分析岩石不同应变差值下能量的耗散过程,确定岩石不同加载水平(或循环次数)与变形模量的关系,研究加载蠕变与应力卸载的曲线路径。结果表明:岩石分级加载蠕变的能量转换可分为加载应变与蠕变应变2个部分,随着每一级载荷作用下应变差的增加,岩石塑性应变能与耗散能呈非线性增加趋势,且塑性应变能曲线与耗散能曲线的开口、应变差及岩石损耗能量也越大;在相同加载水平下,岩石塑性应变能大于耗散能,且应变差与塑性应变能、耗散能的关系可分别用二次多项式、乘幂函数进行描述;岩石变形模量随着加载水平(或循环次数)的增加而变大,表现为先突然增加较大到缓慢增加至趋于相对平缓,相同加载水平(或循环次数)下,高强度岩石变形模量大于低强度岩石变形模量;岩石加载蠕变应变与卸载应力松弛均随加载水平的提高而增大,相同加载水平下,高强度岩石蠕变应变小于低强度岩石蠕变应变,但高强度岩石应力松弛大于低强度岩石应力松弛,高强度岩石加载曲线穿越上一级载荷卸载后的应力松弛区,而低强度岩石加载曲线则穿越上一级加载水平后的蠕变应变区。
- 辛亚军李梦远
- 关键词：岩石力学岩石蠕变变形模量
- 不同配比大尺度相似模拟试件单轴压缩实验研究被引量：3
- 2016年
- 依据相似模拟理论及试件单轴抗压强度不同,分别采用河沙-石膏-大白粉及河沙-石蜡两种相似模拟材料不同配比制作了3组共6块150 mm×150 mm×150 mm大尺度试件,在室内RMT-150B岩石力学实验系统上对其进行了单轴压缩实验。结果表明:低强度河沙-石膏-大白粉试件压密、弹性、屈服阶段轴向应变较小,峰值强度范围变化大,岩体破坏后残余强度缓慢减小,且轴向应变较大,试件沿轴向呈反拱及层状破坏;河沙-石蜡试件压密、弹性、屈服及破坏阶段明显,峰值及残余强度较为稳定;随着河沙-石蜡试件胶结程度的提高,峰值及残余强度增大,软化程度变小,试件沿轴向呈对角线剪节破坏,岩体破坏后残余强度减小较快,试件强度指标趋于稳定,试件均质性好。
- 辛亚军姬红英
- 关键词：相似材料单轴压缩强度特征破坏形态均质性
- 多孔洞试件充填强化的力学特性与失稳模式
- 2023年
- 为探讨矿山巷道围岩钻孔卸压后充填强化的承载特性,基于多孔洞试件应力分布与裂纹发展形态分析,在实验室利用刚性试验机对2组8个多孔洞试件进行单轴压缩力学试验,确立充填前后多孔洞试件破坏形态与失稳模式。结果表明:多孔洞试件内部自由面增多,应力集中重叠明显,孔洞周边起裂明显;孔洞数越多,多孔洞试件强度越小,但充填后强度均得到强化,提高了3.37%~16.78%;在充填体强度低于多孔洞基体强度下,充填前后多孔洞试件的轴向变形随孔洞数增加而减小,相对于无充填试件,孔洞越少,充填试件变形越小;充填试件破坏路径分为沿弱胶结面破坏和沿充填体撕裂破坏,充填与无充填试件分别呈曲线自主与块体供向失稳。研究结果可为深部巷道卸压孔洞围岩充填参数选择提供理论参考。
- 辛亚军董帅姬红英姬红英杨俊鹏
- 关键词：失稳模式
- 高应力水平区混凝土试件蠕变特性及失稳机制被引量：3
- 2018年
- 高应力水平区混凝土试件蠕变特性复杂,在实验室通过RLW-2000型三轴伺服流变仪,对2组20个相同规格混凝土试件进行了2种加载速率条件下的单轴抗压强度和单轴压缩蠕变试验,研究了混凝土试件蠕变应变速率与应力水平的关系,分析了混凝土试件高应力水平区的蠕变特性及强度特征,确定了混凝土试件蠕变破坏形态及失稳机制,建立了混凝土试件高应力水平区蠕变模型,对比了蠕变试验曲线与理论曲线的关系。结果表明:在高应力水平区经历的应力水平级数越少,试件蠕变破坏的蠕变应变速率越大,随着蠕变破坏应力水平增加,蠕变应变速率整体呈减小趋势;高应力水平区混凝土试件蠕变破坏总应变大于瞬时破坏总应变,蠕变破坏强度是瞬时强度的79.97%~88.85%;高应力水平区混凝土试件蠕变破坏主要表现为压缩劈裂破坏,试件局部出现"X"形压剪破坏,试件主控面特征明显,且主控破裂面劈裂角度在80°~90°;混凝土蠕变破坏失稳过程分为未破坏高应力水平下蠕变应变的持续增加与破坏高应力水平下蠕变应变的加速灾变,Burgers-Kelvin模型更符合高应力水平区混凝土试件的蠕变特性。
- 辛亚军安定超郝海春
- 关键词：混凝土蠕变特性强度特征
- 交错巷道巷间围岩承载结构稳定性分析被引量：12
- 2018年
- 针对普遍存在的矿井交错巷道围岩体稳定性及支护问题,运用极限平衡分析和弹塑性力学建立交错巷道巷间围岩稳定性分析判别方程,探讨了交错巷道巷间围岩稳定性主要影响因素,并进行了工业性试验。结果表明:交错巷道巷间围岩体受围岩水平应力集中叠加影响,围岩破坏自巷间围岩体上下表面向中部延伸,加之巷间围岩体尺寸有限,一旦破坏贯通将致使巷间围岩承载存在失稳隐患;交错巷道巷间距越小,越近乎平行布置都会加剧巷间围岩破坏且诱发巷间围岩破坏贯通,合理设计断面尺寸及下方巷道合理支护强度可有效控制并维持围岩稳定;现场采用交错巷道联合支护方案后,交错位置上巷道断面完整无较明显变形且下巷道围岩最大变形量小于100 mm,支护效果显著。
- 卜庆为辛亚军王超郭东旭叶萌
- 关键词：力学模型影响因素联合支护围岩稳定性
- 大断面破碎硐室围岩蠕变模拟及控制技术被引量：28
- 2013年
- 对大断面破碎围岩多次返修巷硐,锚网索支护方式难以有效控制其强流变。结合焦煤公司中马村矿39#泵房多次返修的状况,认为高应力作用下的不稳定强流变岩层,支架受力不均等因素是硐室围岩失稳的主因,提出了主动支护与被动支护联合修复方案:一次锚网索支护,二次封闭刚性支架联合支护,三次围岩注浆加固。采用蠕变数值模拟方法对原支护和返修加固方案进行了分析,结果表明:原方案在360 d时的断面收缩率达到92.2%,顶板最大下沉量达到2 792 mm,围岩处在加速蠕变失稳阶段;返修加固方案在1 000 d时的顶板最大下沉量仅56.8 mm,围岩处在蠕变稳定阶段;锚索作用在完整岩体范围内,锚杆大部分作用在塑性圈范围内,注浆范围外应力等值线密集,其峰值随时间的延长而增大,且逐渐内移。工业性试验表明:224 d时,硐室表面最大位移为18 mm,变形速率小于0.5 mm/d,修复加固取得了成功。
- 韦四江勾攀峰于春生
- 关键词：大断面破碎围岩联合支护
- 初始侧压作用下破碎岩石压实特性试验研究被引量：4
- 2018年
- 在实验室通过自制可变初始侧压作用下煤岩压实承载实验装置配合刚性试验机,对4组12个碎石试件进行了4种不同初始侧压作用下破碎岩石压缩承载试验,分析了初始侧压作用下碎石压缩的轴向应力-应变特征,确定了初始侧压与碎石的变形、压实关系,研究了变化侧压与不同初始侧压下碎石轴向应变发展规律。结果表明:初始侧压越大,碎石应力-应变曲线上挠趋势越明显,且曲线越趋光滑,表明碎石颗粒间空隙越小、棱角越趋圆钝及碎石承载载荷越大;随着初始侧压增加,碎石轴向应变与横向应变呈加速减小趋势,不同初始侧压下轴向应变比与横向应变比分别是1.74∶1.65∶1.39∶1与2.51∶2.23∶1.72∶1;碎石初始侧压越大,碎石压实系数越小,碎石初始侧压与压实系数关系可用二次多项式表征;随着轴向应变增加,变化侧压呈增加趋势,初始侧压越大,曲线斜率越小,轴向应变与变化侧压呈线性正相关;初始侧压越大,碎石变化侧压越小,且初始侧压与变化侧压仍可采用二次多项式表征,合理初始侧压有利于碎石承载稳定。
- 辛亚军郝海春吕鑫姬红英姬红英
- 关键词：破碎岩石单轴压缩压实系数
- 高强度红砂岩峰后分级加载蠕变及强度特征被引量：10
- 2017年
- 通过RLW-2000型伺服流变仪,对一组红砂岩8个试样进行峰后分级加载蠕变试验,研究了红砂岩峰后蠕变基本特性,确定了试样峰后蠕变破坏强度与卸载峰值强度、瞬时强度的关系,分析了蠕变试验曲线与理论曲线内在机制,探讨了试样峰后蠕变破坏的基本形态。结果表明:随着应力水平提高,峰后红砂岩试样瞬时应变呈近线性增加趋势;在相同应力水平下,随着蠕变破坏强度的增加,瞬时应变呈微小增加趋势;随着应力水平提高,试样蠕变应变表现为减小-平稳-增加-急速增加的S曲线增加趋势,最后一级应力水平下,试样呈非衰减蠕变,蠕变应变加速明显;在相同应力水平下,随着蠕变破坏强度增加,蠕变应变呈轻微减小趋势;试样峰后蠕变破坏强度分别达到卸载峰值强度与瞬时强度的84.00%与79.92%,卸载峰值强度是瞬时强度的95.27%;伯格斯流变模型能较好地表征蠕变试验曲线,高蠕变应力水平下蠕变试验曲线与理论曲线相关性大于低蠕变应力水平;试样破坏形态表现为压剪破坏主控面与无规则弱化区的复合,蠕变破坏强度越小,主控面角度与弱化区范围越大,而卸载峰值越大,主控面越明显。
- 辛亚军安定超李梦远郝海春
- 关键词：红砂岩蠕变破坏强度破坏形态
- 巷道底鼓水平应力估算方法研究被引量：3
- 2013年
- 为巷道支护设计等提供依据,借助分析巷道底鼓机理,建立了估算矿区水平地应力的压杆模型。在该压杆模型中,将巷道塑形半径看作杆的厚度,运用欧拉公式,计算出临界压力,利用在压杆模型中推导出来的临界压力和压力之间的关系式,反算出压力即初始水平地应力。将顾北煤矿水平大巷的具体参数代入水平应力公式,水平应力的估算结果与现场实测相比,相差很小,因此,借助该模型获得的水平应力结果是科学的、合理的,这也为深入认识矿区地应力特征提供了一条新思路。
- 孙闯
- 关键词：巷道底鼓水平应力估计方法
- 多扰动回采巷道围岩失稳演化及控制分析被引量：2
- 2016年
- 为了更好地理解多扰动回采巷道围岩的变化规律,通过对五虎山矿多扰动回采巷道现场观测、钻孔窥视,分析了多扰动巷道围岩变形特征与失稳原因,优化了巷道布置位置,确定了围岩支护方案,并进行了数值模拟与现场试验。结果表明:多扰动巷道顶板浅部围岩破碎度大,呈"网兜"弯曲下沉,两帮整体移动变形,呈反弓形破坏;多煤层开采扰动、顶板岩性软弱、围岩自稳时间短与松动范围大是围岩失稳的原因;上部煤层开采后,由上到下岩层垂直应力由马鞍形向近似拉长"W"形过渡,距上部煤层越远,垂直应力越小,011208运输巷合理位置在010908工作面采空区下方,与010908回风巷外错16 m,煤柱尺寸15 m;采用破碎顶板重点支护(注浆-架棚)与深浅围岩分区承载(锚杆-锚索)耦合控制方案后,巷道围岩变形量小于40 mm,支护效果显著。
- 辛亚军姬红英陈世江薛永生
- 关键词：破碎顶板支护控制
