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单轴抗压强度揭示南海珊瑚骨骼结构的差异

热带海洋学报 2017年第2期36卷 33-39页

作者：金昱昕陈天然孟庆山胡敏航中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

通过单轴抗压强度测试法,测量南海北部涠洲岛和南部南沙群岛美济礁块状珊瑚骨骼的抗压强度,将工程力学和珊瑚礁地质生态学相结合,用定量的数据揭示南海南、北部珊瑚骨骼结构的差异性。结果表明,美济礁珊瑚的单轴抗压强度近3倍于涠洲岛样... 详细信息

通过单轴抗压强度测试法,测量南海北部涠洲岛和南部南沙群岛美济礁块状珊瑚骨骼的抗压强度,将工程力学和珊瑚礁地质生态学相结合,用定量的数据揭示南海南、北部珊瑚骨骼结构的差异性。结果表明,美济礁珊瑚的单轴抗压强度近3倍于涠洲岛样品,显示涠洲岛珊瑚的承载能力相对较弱。南沙群岛海域珊瑚样品的力学性质呈弹性曲线规则变化,而涠洲岛珊瑚的抗压强度时间曲线呈现不规则变化,有不断压密、调整、再压密的过程。通过对破坏后样品的观察,涠洲岛样品的破坏并没有发生在沿生长轴线的方向,而是在孔洞和骨骼密度小的部位。生物侵蚀加重、孔洞增多导致涠洲岛珊瑚骨骼结构的改变,进一步导致了珊瑚不仅抗压强度差、承载力下降,而且力学性质紊乱。该研究工作用定量的数据论证了海水污染对珊瑚骨骼结构改变的影响,建议开展岛礁工程、生态修复等工作之前的首要任务是保护水质、控制排放、有效治理海水污染。

关键词：单轴抗压强度珊瑚骨骼结构生物侵蚀南海

基于数字钻探和支持向量机预测岩体单轴抗压强度的方法

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岩土力学 2019年第3期40卷 1221-1228页

作者：王琦孙会彬江贝高松李术才高红科山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 济南大学土木建筑学院山东济南250022

针对常规的现场岩体单轴抗压强度(UCS)测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试技术预测岩体UCS的方法。利用自主研发的岩体数字钻探测试系统,开展了不同强度岩石试件的数字钻探试验和单轴压缩试验,基于支持向量机(SVM)... 详细信息

针对常规的现场岩体单轴抗压强度(UCS)测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试技术预测岩体UCS的方法。利用自主研发的岩体数字钻探测试系统,开展了不同强度岩石试件的数字钻探试验和单轴压缩试验,基于支持向量机(SVM)建立了随钻参数与UCS的关系模型。作为模型输入参量的随钻参数,包括由传感器测定的钻进速率、转速、扭矩、推进力,也包括通过能量分析推导的岩石单位切削能ηc。结果显示,验证集中关系模型预测的UCS和单轴压缩试验测得的UCS相近,拟合优度R2为0.977,平均绝对误差MAE为3.037 MPa,表明基于SVM方法建立的随钻参数与UCS关系模型,在岩体UCS预测方面取得了较好的效果;同时表明数字钻探测试技术可实现对岩体UCS的有效预测。

关键词：数字钻探测试技术 SVM 单轴抗压强度随钻参数

低温冻结条件下板岩破坏类型及单轴抗压强度试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第11期48卷 3052-3060页

作者：傅鹤林张加兵伍毅敏黄震史越王成洋中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程试验室湖南长沙410075

为揭示低温冻结作用对板岩破坏类型及抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控试验箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种不同层理倾角β和6种不同试验温度t的单轴压缩试验,对其应力-应变曲线以及单轴抗压强度、峰值应变、破坏类型的变... 详细信息

为揭示低温冻结作用对板岩破坏类型及抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控试验箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种不同层理倾角β和6种不同试验温度t的单轴压缩试验,对其应力-应变曲线以及单轴抗压强度、峰值应变、破坏类型的变化规律进行分析。在JAEGER层理面理论的基础上,建立以冻结温度和层理倾角为控制变量的单轴抗压强度公式,给出影响板岩破坏类型的2个极限角度β1和β2的表达式,并通过试验结果验证强度公式的正确性。研究结果表明:受低温冻结作用的影响,板岩的单轴抗压强度随温度降低呈指数增加;板岩的单轴抗压强度随倾角增加先减小后增大;在低温冻结条件下,板岩的破坏类型有3种,即当0°≤β<27.0°时,板岩沿与竖直轴线呈一定角度的方向发生剪切破坏;当27.0°≤β≤82.7°时,板岩沿层理面发生剪切破坏;当82.7°<β≤90.0°时,板岩沿垂直方向发生劈裂破坏。

关键词：板岩低温冻结单轴抗压强度破坏类型单轴压缩试验

基于振动信号的岩石单轴抗压强度钻进预测实验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1406-1424页

作者：郝建刘河清刘建康吕家庆郑义宁刘建荣山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东能源集团鲁西矿业有限公司郭屯煤矿山东菏泽274700 内蒙古上海庙矿业有限责任公司院士专家工作站内蒙古鄂尔多斯016299

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换... 详细信息

为了研究钻进振动信号与岩体地质力学参数之间的响应关系,准确、快速地感知、预测岩石单轴抗压强度,开展基于钻进振动信号的岩石单轴抗压强度预测研究。以室内钻取花岗岩、石灰岩、砂岩和煤四类原岩(煤)试件实验为基础,结合傅里叶变换和振动信号降噪方法构建GA-BP神经网络模型,并对比分析降噪前后以及不同降噪方法模型的预测性能。结果表明:钻进振动信号与岩石单轴抗压强度之间有响应关系,应用钻进振动信号可预测岩石单轴抗压强度;采用Adobe Audition软件对振动信号进行降噪处理的GA-BP神经网络预测模型决定系数R2为0.838,均方根误差为7.063 MPa,平均绝对误差为5.347 MPa,其结果优于原始预测模型和一般降噪方法预测模型;与原始预测模型相比,最优降噪模型在预测精度上提升了6.3%,均方根误差减小1.954 MPa,平均绝对误差减小1.621 MPa;同一预测模型中不同岩性的预测效果存在一定差异。降噪信号GA-BP神经网络预测模型对单轴抗压强度有较优秀的预测能力,所用方法可为在岩体地质力学参数随钻测量方面提供基础。

关键词：岩石力学钻进振动信号单轴抗压强度傅里叶变换信号降噪人工神经网络

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砂质板岩单轴抗压强度与点荷载强度换算关系

交通运输工程学报 2022年第4期22卷 148-158页

作者：陈建勋陈丽俊罗彦斌谢江涛武云飞刘伟伟长安大学公路学院陕西西安710064

以甘肃渭源—武都高速公路木寨岭隧道开挖揭露的砂质板岩为对象,开展了砂质板岩单轴抗压强度试验和点荷载强度试验;通过对试验数据进行正态分布检验、高度异常数据剔除和置信区间强度统计,获得了砂质板岩单轴抗压强度、点荷载强度以及... 详细信息

以甘肃渭源—武都高速公路木寨岭隧道开挖揭露的砂质板岩为对象,开展了砂质板岩单轴抗压强度试验和点荷载强度试验;通过对试验数据进行正态分布检验、高度异常数据剔除和置信区间强度统计,获得了砂质板岩单轴抗压强度、点荷载强度以及两者之间的换算关系,并与岩石试验相关规范和国际岩石力学学会(ISRM)推荐换算公式进行了对比。研究结果表明:饱和砂质板岩单轴抗压强度服从正态分布,平均值为56.3 MPa,95%置信度下的置信区间为49.20~63.50 MPa;饱和砂质板岩点荷载强度与正态分布不完全一致,平均值为7.36 MPa,95%置信度下的置信区间为6.50~8.22 MPa;饱和砂质板岩点荷载强度与单轴抗压强度之间具有显著的线性正相关性;岩石强度受各试件内部节理裂隙的方向、填充物、宽度和长度等的影响,强度数据总体离散性较大;饱和、烘干状态下砂质板岩单轴抗压强度与点荷载强度的换算系数分别为7.72和8.72,均明显小于大多数研究中15~30的换算系数,原因在于砂质板岩内部赋存有层理或不同角度的节理裂隙等缺陷,单轴抗压强度受试件内部节理裂隙的影响较大,导致其强度平均值偏低,而点荷载强度受试件内部节理裂隙的影响较小;采用规范和ISRM推荐公式所得砂质板岩单轴抗压强度为实测值的2~4倍,用于隧道设计难免会产生较大偏差;相比规范和ISRM推荐公式,研究所得砂质板岩单轴抗压强度与点荷载强度换算关系的相对误差未超过15%,可作为规范中公式的有益补充。

关键词：隧道工程砂质板岩单轴抗压强度点荷载强度换算关系

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数字钻探随钻参数与岩石单轴抗压强度关系

煤炭学报 2018年第5期43卷 1289-1295页

作者：王琦秦乾高松李术才高红科何满潮江贝章冲山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 济南大学土木建筑学院山东济南250022

针对常规的现场岩石单轴抗压强度测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试岩石单轴抗压强度的方法。根据岩石钻进过程中的受力特点,基于能量分析法,推导了岩石单位切削能与随钻参数的关系式。同时,基于自主研发的多功能... 详细信息

针对常规的现场岩石单轴抗压强度测试方法周期长、成本高的问题,提出一种基于数字钻探测试岩石单轴抗压强度的方法。根据岩石钻进过程中的受力特点,基于能量分析法,推导了岩石单位切削能与随钻参数的关系式。同时,基于自主研发的多功能岩石钻探测试系统,开展了砂岩及不同强度砂浆试件等完整岩石的数字钻探试验,通过试验结果分析,建立了随钻参数与岩石单轴抗压强度的定量关系模型(DP-UCS模型),并对其进行了验证,结果表明:DP-UCS模型预测的单轴抗压强度与单轴压缩试验测定的单轴抗压强度的差异率平均值小于10%,证明了该模型的有效性。

关键词：数字钻探岩石单位切削能单轴抗压强度随钻参数关系模型

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基于X射线断层扫描预测岩石单轴抗压强度

岩石力学与工程学报 2019年第S02期38卷 3575-3582页

作者：孙欢刘晓丽王恩志张东清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 西安科技大学能源学院陕西西安710054

岩石单轴抗压强度是地下工程岩体开挖及稳定性分析的重要物理参数,准确快速确定岩石强度对指导工程岩体高效开挖具有现实性和必要性。考虑如何采用X射线断层扫描技术获得岩石单轴抗压强度,开展5组泥岩样的CT断层扫描,识别和提取CT序列... 详细信息

岩石单轴抗压强度是地下工程岩体开挖及稳定性分析的重要物理参数,准确快速确定岩石强度对指导工程岩体高效开挖具有现实性和必要性。考虑如何采用X射线断层扫描技术获得岩石单轴抗压强度,开展5组泥岩样的CT断层扫描,识别和提取CT序列图像中岩石不同密度物质的体数据特征,建立特征区域CT累加值和峰值强度的量化关系,提出基于X射线CT图像预测岩石单轴抗压强度的数学方法。研究表明:泥岩基质成分的CT累加值范围为1760~2560 HU,强度占比为0.94~0.96;岩石基质成分的CT累加值与峰值应力(σc)呈二阶函数关系;CT图像预测岩石强度的核心关键在于提取序列图像中特征区域的CT累加值,可进一步反演计算得出相应的峰值应力;成分单一、均质性和完整性较好的岩石试件,CT图像预测强度可获得相对较为精确的结果。

关键词：岩石力学 X射线断层扫描 CT累加值单轴抗压强度岩石基质 CT序列图像

新元煤矿破碎煤体单轴抗压强度快速测定方法研究及应用

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煤炭学报 2019年第11期44卷 3412-3422页

作者：雷顺康红普高富强司林坡煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

单轴抗压强度(UCS)是衡量煤岩体力学性能的基本参数之一,破碎煤体UCS一直是煤矿工程师面临的一个难题。以新元煤矿为工程背景,提出了一种基于原位钻孔触探法快速测定破碎煤体UCS的方法,为构建破碎煤体单轴抗压强度现场测定方法提供了一... 详细信息

单轴抗压强度(UCS)是衡量煤岩体力学性能的基本参数之一,破碎煤体UCS一直是煤矿工程师面临的一个难题。以新元煤矿为工程背景,提出了一种基于原位钻孔触探法快速测定破碎煤体UCS的方法,为构建破碎煤体单轴抗压强度现场测定方法提供了一个新的思路。首先通过优化探针直径和改进动力源,现场对破碎煤体进行原位钻孔触探强度测定,然后采集破碎煤样进行实验室点载荷强度测定,同时根据钻孔触探法和点载荷法2种测试方法将测试数据分为两组,得到对应测试结果威布尔分布相关参数,其次运用数理统计软件SPSS分别对回归方程和回归系数进行显著性检验,建立临界载荷(Pc)与点载荷强度指数(Is50)的关系,在此基础上借助Is50与UCS的经验关系,建立破碎煤体UCS与Pc的关系,实现破碎煤体UCS的原位快速测定。研究结果表明:钻孔触探法与点载荷法测试数据对应的威布尔分布形状参数分别为:4.02,4.12,即2种测试方法的测试结果分布函数形状基本一致;新元煤矿破碎煤体钻孔触探临界载荷与点载荷强度指数的关系为:Is50=0.066Pc-0.002;新元煤矿破碎煤体UCS与钻孔触探临界载荷的关系为:UCS=0.807Pc+1.726;新元煤矿破碎煤体钻孔触探临界载荷为1.55~3.48 MPa,UCS为2.97~4.53 MPa;新元煤矿破碎煤体UCS测定结果与现场估算较为接近,表明所提出的破碎煤体单轴抗压强度测定方法切实可行。

关键词：新元煤矿破碎煤体单轴抗压强度钻孔触探法点载荷强度指数预测模型

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煤体单轴抗压强度统计与分级研究

煤炭科学技术 2021年第3期49卷 64-70页

作者：雷顺高富强王晓卿煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

为了解决现有煤体单轴抗压强度(UCS)测试数据利用率低的问题,采用数据筛选与分析、数理统计、聚类分析的方法,提出一种能比较有效地分辨、衡量煤体强度差异,并能对UCS测试结果进行定量评价和分类的方法。通过搜集整理山西、山东、内蒙... 详细信息

为了解决现有煤体单轴抗压强度(UCS)测试数据利用率低的问题,采用数据筛选与分析、数理统计、聚类分析的方法,提出一种能比较有效地分辨、衡量煤体强度差异,并能对UCS测试结果进行定量评价和分类的方法。通过搜集整理山西、山东、内蒙古、陕西、新疆等主要产煤省份及地区129座矿井的808组煤体UCS数据,分析煤体UCS数据分布特征及分布规律并对测试结果进行评价,为煤体强度分级及煤系地层有关工程设计提供重要参考依据;基于煤体强度测试数据统计分析,将煤体强度进行分级同时根据其煤体强度分级与评价结果初步对煤矿巷道围岩支护参数类型提供参考和预测评估。结果表明:所统计煤体UCS分布范围为1.37~55.48 MPa,平均值为16.11 MPa,标准差为8.93 MPa,且满足正态分布。对煤体UCS分级:Ⅰ(1~10 MPa)、Ⅱ(10~15 MPa)、Ⅲ(15~25MPa)、Ⅳ(25~40 MPa)、Ⅴ(40~60 MPa)。依据单轴抗压强度分级标准对其进行分值评价:非常差(0~10分)、差(11~20分)、较差(21~40分)、中(41~60分)、较好(61~80分)、好(81~95分)、非常好(96~100分)。对煤矿单轴抗压强度进行分值评价,同时与不同支护参数进行对应分类划分,所提供的支护参数可为煤巷支护基本参数提供参考。

关键词：煤体强度单轴抗压强度聚类分析强度分级支护参数