客戶需求
研究采礦工程中開(kāi)挖活動(dòng)所影響的巖體力學(xué)，是采礦工程的重要步驟，它可以指導(dǎo)礦山建設(shè)和生產(chǎn)，防止或消除礦山壓力及滑坡對(duì)生產(chǎn)和安全的危害，改善爆破設(shè)計(jì)，選擇巖石破碎方案及礦體自然崩落的規(guī)律。
礦山巖石力學(xué)研究的對(duì)象是自然巖體，多為不連續(xù)面所切割、具有各自異性及非均質(zhì)性的天然地質(zhì)，在裂隙及孔隙含水含氣的情況下，巖石所呈現(xiàn)的力學(xué)性能比較復(fù)雜。我國(guó)某知名大學(xué)礦業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室為研究巖石力學(xué)發(fā)生破壞的機(jī)理，采用巖石高速壓縮試驗(yàn)，分析巖石試件的強(qiáng)度、變形特性，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和研究巖石力學(xué)特性提供數(shù)據(jù)支持。
檢測(cè)挑戰(zhàn)
礦產(chǎn)常賦存于惡劣的地質(zhì)環(huán)境，必須考慮巖石各種應(yīng)力的影響。
首先是礦山開(kāi)采深度大，應(yīng)考慮巖體自重應(yīng)力，且礦床會(huì)受到近水平方向的巨大地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的作用。
其次是礦床開(kāi)采自始至終都存在著礦山巖石力學(xué)問(wèn)題，礦山生產(chǎn)中經(jīng)常進(jìn)行爆破，需考慮爆破的動(dòng)力影響。
最后，礦山的服務(wù)年限有限，要求研究周期短，時(shí)間緊迫。
傳統(tǒng)的巖石高速壓縮試驗(yàn)，采用應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。應(yīng)變片具有高靈敏度和精度，缺點(diǎn)是偏向于點(diǎn)測(cè)量固定方向應(yīng)變，不能實(shí)現(xiàn)全域測(cè)量。
如果被測(cè)物發(fā)生較大范圍的變形或斷裂，或者是大型的工程面測(cè)量，應(yīng)變片對(duì)這些測(cè)量任務(wù)都無(wú)法勝任，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得應(yīng)變最大區(qū)域。
三維光學(xué)測(cè)量方案
新拓三維XTDIC三維光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，不僅能滿足一般的巖石壓縮實(shí)驗(yàn)，得到巖石壓縮全場(chǎng)應(yīng)變和位移數(shù)據(jù)，而且還能滿足小試樣、大應(yīng)變量等測(cè)試分析全域的應(yīng)變大小和裂紋擴(kuò)展跟蹤等，大大豐富了巖石壓縮測(cè)試的手段。
該大學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用相似材料模擬法，模擬巖石性質(zhì)的相似材料，通過(guò)高速壓縮試驗(yàn)機(jī)加載，采用新拓三維XTDIC系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集和數(shù)據(jù)分析，分析原型巖石在壓縮過(guò)程中發(fā)生的力學(xué)現(xiàn)象及過(guò)程。
試驗(yàn)在剛性壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，剛性壓力試驗(yàn)機(jī)由軸向位移和橫向位移速率共同控制，設(shè)定軸向位移加載速率，以高速的加載速度對(duì)巖石試件進(jìn)行加載。
試驗(yàn)的過(guò)程中，新拓三維XTDIC系統(tǒng)同步進(jìn)行圖像采集，由分析軟件換算成對(duì)應(yīng)的應(yīng)力與應(yīng)變數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)終端，保證數(shù)據(jù)的完整與準(zhǔn)確。
數(shù)據(jù)分析
通過(guò)本次試驗(yàn)巖樣加載結(jié)果，繪制并分析其單軸應(yīng)力-應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線可知，巖石變形從試驗(yàn)機(jī)軸向加載自上而下變形量遞減，軸向載荷與變形量呈線性關(guān)系。
方案價(jià)值
基于巖石高速壓縮試驗(yàn)，該大學(xué)礦業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室采用新拓XTDIC系統(tǒng)可獲取巖石變形特征、應(yīng)力應(yīng)變曲線，實(shí)現(xiàn)了研究巖石在不同的含水、顆粒、層理、裂隙等狀態(tài)下其表現(xiàn)的抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比等。
礦山巖石力學(xué)的發(fā)展，與采礦工程是密切相聯(lián)的。巖石力學(xué)的研究，對(duì)于礦山井巷及采場(chǎng)地壓控制，巖爆發(fā)生機(jī)制及防治，開(kāi)采井巷保安礦柱造成井巷及地表變形，深凹露天礦山高邊坡穩(wěn)定及加固措施等研究，都是非常有意義的，這些研究對(duì)于防止國(guó)家資源的損失具有非常實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。