级创新性实验计划项目申报书

1、评审编号： 河北联合大学大学生创新性实验计划项目申报书项目名称 节理岩体破裂全过程红外辐射效应试验研究 项目负责人 郝悠酉 所在学院 矿业工程学院 专业年级 09采1 学 号 200905050223 联系电话电子信箱 1160258783 指导教师 李示波 刘祥鑫 项目起止年限 2012.7-2012.12 项目参与学生人数 4 填写说明1. 凡申报大学生创新性实验计划项目必须填写本申报书。2. 向学校报送本申报书时，一式三份，并报送申报书电子文档。3. 本书应该填写完整、内容详实、表达准确，数字一律填写阿拉伯数字。4. 项目开展支撑平台指支撑本项目开展的校、院级教

2、学实验中心、科研实验室等，表中填写有关实验室名称，可以多个。5. 打印格式与装订（1）纸张为A4大小，双面打印；（2）文中小标题为四号、仿宋、加黑；（3）栏内正文为小四号、仿宋；项目名称节理岩体破裂全过程红外辐射效应试验研究申请经费6000元起止时间2012年7月至2012年12 月项目所属一级学科矿业工程项目硬件 软硬结合 软件 理论分析项目负责人基本信息姓名学号专业年级所在学院郝悠酉 20090505022309采矿1矿业工程学院性别联系电话电子邮件身份证号男151339719611160258783130636198901160576项目组成员基本信息序号123姓名/性别王彦飞/男张安斌

3、杜晓娅/女学号200905050117200905050118201114410402专业年级09采109采111采2所在学院矿业工程学院矿业工程学院矿业工程学院联系电话150315792701503391592815127502005电子邮件yanfeiysAnbinzhang20091437913121身份证号130434198809123939130426198912012938130132199205291961指导教师基本信息姓名所在学院研究方向职称/职务李示波刘祥鑫矿业工程学院岩土工程岩石力学副教授/无助教/无性别/年龄联系电话电子邮件男/42男/25155338726651513

4、3968186shiboliLiuxiangxin9研究内容概述(限200字以内)节理的存在破坏了岩体的完整性，影响岩体力学性质，使岩石材料具有更为明显的各向异性、非线性及非连续性，影响岩体的破坏方式。本项目采用充填体预制张开型节理，固定节理倾角、长度、宽度，改变节理间的岩桥角，以单轴压缩为研究手段， 运用声发射仪、远红外辐射仪、全息摄像等手段观察试件破裂整个过程，分析得试件破坏声发射特性、表面红外辐射变化情况，着重讨论破裂下试件的红外辐射效应，进一步总结出节理扩展规律。项目创新特色概述（50字以内）基于声发射仪、远红外辐射仪、全息摄像等手段，得出单轴压缩下节理岩体破裂全过程中红外辐射特性。项

5、目组成员分工姓名主要研究工作郝悠酉全面负责项目开展、实验开展王彦飞实验方案的制定、实验开展张安斌实验开展及数据处理杜晓娅试件制备及实验开展一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标、国内外研究现状分析及评价等）1.1 目的意义一般而言，岩体的力学性质主要取决于岩体的地质特征及其所赋存的地质环境，而由节理裂隙所构成的结构网络则控制着岩体的变形与破坏。岩石中的天然节理是一个预先存在着的、力学性能明显较弱的面，由于它的存在，不仅破坏了岩体的完整性，直接影响岩体的力学性质和应力分布状态，使岩石材料具有更为显著的各向异性、非线性及非连续性，而且在很大程度上影响着岩体的破坏方式。岩体中裂隙面的力学效应与裂

6、隙面的力学特性和几何特征有关。节理面的几何参数如组数、产状、延续性、密度、排布方式等对岩体宏观力学行为的影响，由于其空间分布的多样性和其与应力状态组合下对岩体强度、变形和破坏特征影响的各向异性和复杂性，迄今为止还是岩体力学研究的热点和难点之一。因此，不论从完善岩体力学理论的角度，还是从满足大量岩体工程实践需要的角度，开展岩石中节理的研究是十分必要的。1.2 国内外研究现状分析及评价关于节理岩体力学特性的研究一直被岩石力学与工程界所关注。国内外学者在节理岩体力学特性方面开展了大量的物理模拟试验研究工作。国外，Barton N.基于库仑强度准则，提出了相应的节理面强度准则；米勒L.考虑节理岩体的结

7、构效应，建立了贯穿节理岩体的强度理论。Amadei B. 从理论上推求了由岩石和节理的强度参数计算规则分布贯通节理岩体的m, s值的方法。E.T. Brown等通过堆砌体三轴压缩试验，研究了节理方位、节理间距、节理组数、节理贯通程度变化对岩体强度、变形和破坏模式的影响；R.P. Tiwari和K. Seshagiri通过堆砌体三轴和真三轴压缩试验研究了节理几何和应力水平对岩体的应变硬化、应变软化和塑性行为的影响。国内学者易顺民等在裂隙岩体损伤力学导论，李术才等在加锚断续节理岩体破坏机理及工程应用，朱维申等在节理岩体锚固机理和锚固效应及工程应用一书中分别从裂隙岩体损伤力学理论、加锚节理岩体以及节

8、理岩体固锚效应等等方面展开论述；郑颖人、王永甫等针对节理岩体隧道的稳定分析与破坏规律探讨；刘东燕、朱可善用Hoek-Brown经验准则预测含断续节理岩体的强度，阐明含断续节理岩体强度的各向异性特征；白世伟等通过直剪试验条件下的模型试验，研究了单个、2个水平节理在不同节理连通率、正应力。在现场节理岩体中节理的间距通常在米的量级，这样代表性体积单元(RVE)变得非常之大，而目前大型岩体力学试验做到1 m尺寸已属不易，利用室内试验直接测定其力学特性是不现实的。岩体的现场原位测试影响因素较多，具有很大的离散性且十分昂贵。而室内岩石模拟材料的物理模型试验则能系统和有控制地研究节理系统参数对节理岩体力学性

9、能的影响效果，因此被广泛地用于探究节理岩体的强度、变形和破坏机制，并从中得到简化分析模型。室内岩石模拟材料的物理模型试验能系统和有效地研究节理系统参数对节理岩体的强度、变形和破坏机制，并从中得到简化分析模型。因此，通过对含预置节理的充填体的力学试验来开展关于节理岩体的研究是可行的。1.3 研究内容及目标本实验以尾砂、水泥为原料，按灰砂配比1：4制作出充填体试件30-60组（每种岩桥角试件数5-10个），使用不锈钢钢片将充填体试件按照表1将表面预置两条450度张开型节理，通过室内单轴加载充填体破坏试验，运用声发射仪、远红外辐射仪、全息摄像等手段观察试件破裂整个过程，分析得试件破坏声发射特性、红外

10、辐射特性，总结出岩桥角与节理岩体破坏强度、破坏形式间的关系，进一步总结出节理扩展规律，以期开展关于节理充填体破坏下力学研究。试件基本信息如左图所示，节理参数如下表1所示：表1 节理基本参数信息参数类别数值节理数目 (条)2节理长度 (a)8mm节理宽度 (t)1mm节理倾角 ()45°岩桥角 ()45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 120°节理间距 (d)12mm试件高度 (H)100mm试件宽度 (W)50mm试件厚度 (D)25mm充填物无部分试件表面节理分布如下图所示 二、研究技术路线及可行性2.1 研

11、究技术路线充填体材料的确定及购入查阅资料，提出具体试验方案制模、预制节理、养护单轴压缩力学实验实验数据分析及处理撰写学术论文、结题报告图1 研究技术路线2.2 可行性分析项目申请者以优异的成绩完成了采矿学、岩石力学、高等数学等与项目相关课程的学习。在学习期间认真完成了岩石力学实验、井巷工程课程设计等实践教学。具备较为完善的知识体系和较强的动手能力。项目申请者所在矿业工程学院具有采矿工程专业省级重点学科，依托省市级重点实验室矿业开发与安全技术实验室，配有美国进口声学PCI-2型声发射仪、高速摄像机、Therma SC3000远红外辐射仪等，最新购置RLW-3000型电液刚性伺服试验机，充填环管等

12、设备将有助于本项目的顺利开展。指导教师多年从事岩石力学研究及教学，具备丰富的理论和实践经验。综上，本项目团队结构合理，实验室设备较为先进，可支持本项目顺利开展。三、已有的知识积累或实践基础项目申请者以优异的成绩完成了采矿学I、岩石力学、高等数学等与项目相关课程的学习。在学习期间认真完成了岩石力学实验、井巷工程课程设计等实践课程。具备较为完善的知识体系和较强的动手能力。四、研究计划和进度（可就文献查询、社会调查、方案设计、实验研究、数据处理、研制开发、撰写论文或研究报告、结题和答辩、成果推广、论文发表、专利申请等工作逐项进行安排）本项目研究计划和进度安排如下：2012.7-2012.8 查阅资料，设计实验方案；2012.8-2012.10 节理岩体力学实验及实验数据分析；2012.10-2012.11 论文发表，撰写结题报告；2012.11-2012.12 项目总结，项目验收。五、项目研究支撑条件项目申请者所在矿业工程学院具有采矿工程专业省级重点学科，依托省市级重点实验室矿业开发与安全技术实验室，配有美国进口声学PCI-2型声发射仪、高速摄像机、Therma SC3000远红外辐射仪等，最新购置RLW-3000型电液刚性伺服试验机，充填环管等设备将有助于本项目的顺利开展。六、预期提供的成果及形式1、公开发表核心期刊论文1篇及以上；2、撰