不同巖石在三軸壓縮條件下的變形試驗

2013-11-20 14:04:26
   隨著長期高強度的開采,埋藏在淺部的礦產資源日益減少和枯竭,開采深度不斷增加,進入深部高應力區域進行資源開采成為必然趨勢。深部開采礦山的主要特征就是巖層受到三維高地應力的作用,巖石在三維應力狀態下的力學性質是進行深部礦山開采巖石力學研究的基礎。許多學者對不同的巖石在三軸壓縮條件下進行試驗研究,并取得有價值的研究成果。如蘇承東等研究大理巖在三軸壓縮條件下的塑性變形和能量特征,認為在壓縮過程中屈服前耗能較少,破壞過程的耗能主要在屈服過程中裂隙摩擦滑移產生塑性變形上。高文華等研究在高應力環境下,分級加卸載下深部粉砂巖的三軸蠕變特性。李海波等研究花崗巖動三軸抗壓強度的裂紋模型,結合不同的破壞準則分析巖石材料動載荷作用下的力學特性。王芝銀等基于巖體的三軸壓縮試驗確定節理力學參數。楊永杰等在三軸壓縮條件下研究煤巖強度及變形特征。葉洲元等利用改進的SHPB試驗系統研究三軸壓縮巖石動靜組合強度及變形特征。
 
   基于以上研究,針對冬瓜山銅礦目前的具體情況,對典型礦巖開展三維應力狀態下的相關力學性質試驗研究是很有必要的。
 
   三軸壓縮實驗
   實驗設備
   本試驗采用英國INSTRON公司的電液伺服材料控制機1 346型,最大載荷為2000kN。其工作原理是:高壓油從液壓動力源進入伺服閥后輸給作動器,作動器動作并對試件施加荷載。根據不同的伺服控制模式,分別借助荷載傳感器、引伸計和線性差動變壓器測量試件所受的荷載、試件變形和應變。這些測量信號進入伺服控制中心,與函數發生器輸入預定的荷載、變形和應變隨時間的單調增長率進行每秒上千次的比較,并將其經偏差放大器和伺服放大器放大后送入伺服閥調節器,調節進油量,使作動器朝著消除偏差的方向運動從而實現閉環控制。
   三軸試驗用圓柱體試件進行,試件放在壓力室內,對試件表面用油施加液壓,用橡膠套將試件與油隔開。軸向應力由穿過三軸室頂部襯套的活塞通過淬火鋼制端面帽蓋施加于試件之上。通過貼在試件表面的電阻應變片可以測量局部的軸向應變和環向應變。
 
   實驗原理
   根據最大荷載和截面面積計算巖石試樣在不同圍壓下的軸向強度:
P=Pmax/A
P——不同圍壓下巖石試樣強度;
Pmax——軸向破壞載荷,N;
A——試樣的橫截面積,mm2。
   根據軸向應力和側向應力,畫出莫爾應力圓,根據摩爾庫倫準則,求巖石的內摩擦角和粘聚力C。
 
   上海東蒙路橋機械有限公司,生產的產品有:顎式破碎機,反擊式破碎機,圓錐破碎機,沖擊式破碎機,碎石機,制砂機等破碎機設備。本公司具有多年生產銷售歷史,引進國外先進技術,結合國內外實際情況.
 
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