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砂岩Ⅰ型断裂的尺寸效应试验研究

工程科学学报 2017年第10期39卷 1477-1484页

作者：彭剑文李长洪苗胜军北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了Ⅰ型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效... 详细信息

通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了Ⅰ型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效破裂过程区长度cf,建立等效线弹性断裂力学尺寸效应模型,通过理论分析,发现其尺寸效应曲线介于理想脆性和理想塑性材料之间,体现出准脆性材料的尺寸效应特点,并计算得到了不同尺寸试样的破裂过程区长度等断裂参数.为验证该尺寸效应模型在砂岩中的正确性,采用数字图像匹配技术(DIC)测定相应尺寸砂岩试样的破裂过程区长度,测定结果和理论模型计算值相符.

关键词：岩石力学尺寸效应 Ⅰ型断裂破裂过程区数字图像匹配技术

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基于树根桩地基加固法的井塔纠偏方案

中南大学学报（自然科学版） 2020年第10期51卷 2906-2916页

作者：曹明星高永涛周喻北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

以三山岛金矿副井井塔楼偏斜工程为研究背景,提出采用树根桩对井塔进行加固纠偏的方案。通过考虑地下水及树根桩长度对工后残余沉降的影响,采用修正后的Boussinesq解和FLAC3D软件对井塔基础树根桩加固纠偏过程中的竖向沉降量进行对比分... 详细信息

以三山岛金矿副井井塔楼偏斜工程为研究背景,提出采用树根桩对井塔进行加固纠偏的方案。通过考虑地下水及树根桩长度对工后残余沉降的影响,采用修正后的Boussinesq解和FLAC3D软件对井塔基础树根桩加固纠偏过程中的竖向沉降量进行对比分析。研究结果表明:增大树根桩的加固长度可有效减小工后残余沉降,但超过一定范围会导致施工费用增加较多,32.5 m长度的树根桩具有经济合理性;地下水对井塔地基的竖向沉降有显著影响;树根桩的加固作用可有效减小地下水对井塔地基土体造成的影响。树根桩加固纠偏法可以有效运用于矿山井塔纠偏。

关键词：井塔纠偏树根桩工后残余沉降 Boussinesq解流固耦合

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碘化物对金精矿碘化浸出过程的影响

中国有色金属学报 2013年第5期23卷 1434-1439页

作者：李绍英王海霞孙春宝赵留成阎志强北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

采用碘-碘化物浸出体系,从碘初始含量、碘与碘化物摩尔比和浸出液pH值3个影响因素入手,考察不同碘化物(碘化铵、碘化钾和碘化氢)对金精矿碘化浸出过程的影响。结果表明:在碘初始含量为1%,碘与碘化物摩尔比为1:8,浸出液pH值为7,液固比为4... 详细信息

采用碘-碘化物浸出体系,从碘初始含量、碘与碘化物摩尔比和浸出液pH值3个影响因素入手,考察不同碘化物(碘化铵、碘化钾和碘化氢)对金精矿碘化浸出过程的影响。结果表明:在碘初始含量为1%,碘与碘化物摩尔比为1:8,浸出液pH值为7,液固比为4:1,搅拌速度为600 r/min,浸出时间为4 h,温度为25℃的条件下,用碘化铵或碘化钾作为碘化浸金的络合剂,金的浸出率均能达到90%左右,而用碘化氢(其水溶液为氢碘酸)作络合剂时,金的浸出率仅有75%。考虑到不同碘化物浸金效果差异及工业应用的可行性等因素,确定碘化钾为适宜的金精矿碘化浸出络合剂。

关键词：金精矿碘化物浸出碘初始含量碘与碘化物摩尔比

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等效晶质模型及岩石力学特征细观研究

岩石力学与工程学报 2015年第3期34卷 511-519页

作者：周喻高永涛吴顺川严琼孙浩北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在... 详细信息

基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在加载条件下的破裂机制与强度特性。主要研究结果如下:(1)在单轴拉伸条件下,岩石近似与加载轴向相垂直的宏观断裂面,主要由相邻晶质体边界上的黏结张拉破坏构成;(2)在单轴压缩或低围压三轴压缩条件下,岩石近似与加载轴向相平行的宏观断裂面,主要以相邻晶质体边界上黏结张拉破坏为主,导致岩石产生宏观劈裂破坏;(3)在高围压三轴压缩条件下,与加载轴向呈一定夹角贯通岩石内部的宏观断裂面,主要以晶质体内张拉破坏以及相邻晶质体边界上黏结张拉、剪切破坏构成,导致岩石产生宏观剪切破坏;(4)对于类似于花岗岩的硬脆性岩石而言,采用等效晶质模型可再现岩石较低的单轴抗拉与单轴抗压强度比值,且其强度特性采用Hoek-Brown强度准则描述更为合理。

关键词：岩石力学颗粒流理论颗粒流程序等效晶质模型力学特征

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等效节理岩体表征单元体研究

中国矿业大学学报 2014年第6期43卷 1120-1126页

作者：吴顺川高艳华高永涛李永兵程爱平北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

岩体力学参数具有表征单元体(REV).以特大型露天矿内蒙古白云鄂博铁矿东矿为研究背景,根据现场节理测线法调查与室内岩石力学试验,将随机节理三维网络模拟技术与块体离散元分析方法相结合,构建了反映节理真实空间状态的多尺度等效节理... 详细信息

岩体力学参数具有表征单元体(REV).以特大型露天矿内蒙古白云鄂博铁矿东矿为研究背景,根据现场节理测线法调查与室内岩石力学试验,将随机节理三维网络模拟技术与块体离散元分析方法相结合,构建了反映节理真实空间状态的多尺度等效节理岩体模型.通过数值试验得出了各尺度等效岩体单轴压缩应力-应变曲线,研究了岩体的单轴压缩力学性质及力学参数表征单元体.研究表明:随着等效岩体尺度增大,岩体峰值强度、变形模量和残余强度逐渐减小,当尺度增大到15~20m时趋于恒定,进而得到研究对象的岩体表征单元体为15m×15m×15m,该尺度岩体的单轴抗压峰值强度和变形模量分别为0.67 MPa,22.0GPa,为后续岩体工程稳定与安全评价提供了基础数据.

关键词：随机节理三维网络模型等效节理岩体单轴压缩应力-应变曲线表征单元体

废石破碎胶结充填配比优选及在寒冷气候条件下的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第11期46卷 4195-4203页

作者：韩斌刘超孙伟姚松吴建勋北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为解决金英金矿外购铁矿尾砂在寒冷气候条件下充填存在充填体强度低、稳定性差以及井下产出废石大量堆积的难题,开展废石破碎用于井下充填的室内实验。研究结果表明:在充填倍线为2.0~6.0的前提下,废石充填料浆质量分数可达75%以上;当废... 详细信息

为解决金英金矿外购铁矿尾砂在寒冷气候条件下充填存在充填体强度低、稳定性差以及井下产出废石大量堆积的难题,开展废石破碎用于井下充填的室内实验。研究结果表明:在充填倍线为2.0~6.0的前提下,废石充填料浆质量分数可达75%以上;当废石与尾砂的质量比为3~6时,对充填料浆流动性和充填体强度无明显影响;粒径d≤5 mm废石+压滤尾砂的充填骨料可获得最大充填体强度,充填骨料的充填体强度从大到小依次为d≤5 mm废石、d≤8 mm废石+压滤尾砂、d≤5 mm废石+铁矿尾砂、铁矿尾砂和d≤8 mm废石+铁矿尾砂;料浆质量分数是确保充填体强度和降低水泥掺量的关键,采用d≤5 mm废石+水泥充填时,料浆质量分数每提高1%,水泥掺量可降低1.2%;当养护温度由10℃提升至15℃时,充填体充填时间为7 d及28 d强度分别提高109.52%和58.46%;经现场工业试验,推荐采用的d≤5 mm废石胶结充填料浆实际质量分数为75%,水泥掺量为11%,充填能力为110 m^3/h,充填成本降低15%~18%。

关键词：废石胶结充填寒冷气候配比优化工业试验

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铁尾矿粉制备高延性纤维增强水泥基复合材料

工程科学学报 2015年第11期37卷 1491-1497页

作者：黄晓燕倪文李克庆北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

探索采用铁尾矿粉取代粉煤灰作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料（ECC）的可行性,重点研究铁尾矿粉掺量对ECC的拉伸特性和抗压强度的影响,并比较所研发的新型铁尾矿粉ECC与传统粉煤灰ECC的宏观力学性能.研究发现,采用铁尾... 详细信息

探索采用铁尾矿粉取代粉煤灰作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料（ECC）的可行性,重点研究铁尾矿粉掺量对ECC的拉伸特性和抗压强度的影响,并比较所研发的新型铁尾矿粉ECC与传统粉煤灰ECC的宏观力学性能.研究发现,采用铁尾矿粉作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料是可行的.在同等矿物掺合料掺量下,铁尾矿粉ECC的强度性能低于粉煤灰ECC,但表现出更强的拉伸延性.在所研制的铁尾矿粉ECC中,当铁尾矿粉与水泥质量比为1.2-2.2时,ECC的28 d抗压强度为36.7-54.2 MPa,满足一般混凝土结构对抗压强度的要求.此时,ECC的28 d极限拉伸应变为3.4%-4.3%,铁尾矿的总用量占固体基体原材料总质量的66.6%-77.0%.

关键词：纤维增强复合材料铁矿石尾矿水泥拉伸应变抗压强度

基于图像法分析孔隙特征对加气充填砼性能的影响

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材料导报 2018年第18期32卷 3128-3134页

作者：董越杨晓炳高谦北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

通过对不同孔隙特征的加气充填混凝土试样沿发气方向进行切割和截面图像提取,采用Matlab对试样截面图像进行分析和统计计算,分别对各组试样的孔隙特征进行了表征;测试了试样各养护龄期的比强度、吸水率、体积膨胀率、冻融后的抗压强度... 详细信息

通过对不同孔隙特征的加气充填混凝土试样沿发气方向进行切割和截面图像提取,采用Matlab对试样截面图像进行分析和统计计算,分别对各组试样的孔隙特征进行了表征;测试了试样各养护龄期的比强度、吸水率、体积膨胀率、冻融后的抗压强度损失率和质量损失率,以分析孔隙特征对加气充填混凝土力学性能和抗冻性的影响。结果表明:采用图像法对加气充填混凝土截面照片进行信息采集,通过Matlab的统计计算,可实现对该加气充填混凝土宏观孔和细观孔的信息提取与表征;大于5.00mm的孔隙占比越大,平均孔径差值c越大,反映出联通孔的相对数量越多,则试样的比强度越低,吸水率越大,体积膨胀率越小,抗冻性越差,反之,试样的比强度越高,吸水率越小,体积膨胀率越大,抗冻性越好;以两种细度混合的铝粉膏作为引气剂可以有效降低该加气充填混凝土连通孔的相对数量。

关键词：孔隙特征加气充填混凝土力学性能自接顶

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顺层岩质边坡变形破坏特征及稳定性数值模拟

工程科学学报 2015年第11期37卷 1403-1409页

作者：高永涛肖术吴顺川田庆梅刘波北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定... 详细信息

针对顺层岩质边坡岩层结构面倾角θ和边坡角α两个参数,采用离散单元法研究了不同工况下总计270个边坡模型的变形破坏特征,统计得到不同变形破坏模式对应的岩层结构面倾角θ与边坡角α的范围,并基于强度折减法研究了两个参数与边坡稳定性的关系,揭示了顺层岩质边坡变形破坏机制及稳定性特征.研究结果表明:依据边坡变形破坏特征,提出了四种顺层岩质边坡变形破坏模式,即坡脚沿岩层结构面的滑移-剪切破坏,坡顶沿岩层结构面的滑动-剪切破坏,岩层下缘弯曲-剪切破坏,以及岩层上缘翻折-拉裂破坏.在此基础上,分析并归纳了这四种模式的产状、变形特征以及可能的破坏模式等一般规律.边坡安全系数fs随结构面倾角θ的增大先减小后增大,在减小过程中达到最小值后迅速上升,然后变缓回落.边坡安全系数fs随结构面倾角θ变化过程中,当θ约等于α-7.3°时,fs取得最小值,此时对应的边坡稳定性最差.

关键词：岩质边坡边坡稳定性变形特征破坏模式数值模拟