客戶需求

研究采礦工程中開挖活動所影響的巖體力學，是采礦工程的重要步驟，它可以指導礦山建設和生產(chǎn)，防止或消除礦山壓力及滑坡對生產(chǎn)和安全的危害，改善爆破設計，選擇巖石破碎方案及礦體自然崩落的規(guī)律。

礦山巖石力學研究的對象是自然巖體，多為不連續(xù)面所切割、具有各自異性及非均質性的天然地質，在裂隙及孔隙含水含氣的情況下，巖石所呈現(xiàn)的力學性能比較復雜。我國某知名大學礦業(yè)研究實驗室為研究巖石力學發(fā)生破壞的機理，采用巖石高速壓縮試驗，分析巖石試件的強度、變形特性，為進一步認識和研究巖石力學特性提供數(shù)據(jù)支持。

檢測挑戰(zhàn)

礦產(chǎn)常賦存于惡劣的地質環(huán)境，必須考慮巖石各種應力的影響。

首先是礦山開采深度大，應考慮巖體自重應力，且礦床會受到近水平方向的巨大地質構造應力的作用。

其次是礦床開采自始至終都存在著礦山巖石力學問題，礦山生產(chǎn)中經(jīng)常進行爆破，需考慮爆破的動力影響。

最后，礦山的服務年限有限，要求研究周期短，時間緊迫。

傳統(tǒng)的巖石高速壓縮試驗，采用應變片進行應變測量。應變片具有高靈敏度和精度，缺點是偏向于點測量固定方向應變，不能實現(xiàn)全域測量。

如果被測物發(fā)生較大范圍的變形或斷裂，或者是大型的工程面測量，應變片對這些測量任務都無法勝任，無法準確測得應變最大區(qū)域。

三維光學測量方案

新拓三維XTDIC三維光學應變測量系統(tǒng)，不僅能滿足一般的巖石壓縮實驗，得到巖石壓縮全場應變和位移數(shù)據(jù)，而且還能滿足小試樣、大應變量等測試分析全域的應變大小和裂紋擴展跟蹤等，大大豐富了巖石壓縮測試的手段。

該大學實驗室采用相似材料模擬法，模擬巖石性質的相似材料，通過高速壓縮試驗機加載，采用新拓三維XTDIC系統(tǒng)進行圖像采集和數(shù)據(jù)分析，分析原型巖石在壓縮過程中發(fā)生的力學現(xiàn)象及過程。

試驗在剛性壓力試驗機上進行，剛性壓力試驗機由軸向位移和橫向位移速率共同控制，設定軸向位移加載速率，以高速的加載速度對巖石試件進行加載。

試驗的過程中，新拓三維XTDIC系統(tǒng)同步進行圖像采集，由分析軟件換算成對應的應力與應變數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)終端，保證數(shù)據(jù)的完整與準確。

數(shù)據(jù)分析

通過本次試驗巖樣加載結果，繪制并分析其單軸應力-應變試驗曲線可知，巖石變形從試驗機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系。

方案價值

基于巖石高速壓縮試驗，該大學礦業(yè)研究實驗室采用新拓XTDIC系統(tǒng)可獲取巖石變形特征、應力應變曲線，實現(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)的抗壓強度、彈性模量和泊松比等。

礦山巖石力學的發(fā)展，與采礦工程是密切相聯(lián)的。巖石力學的研究，對于礦山井巷及采場地壓控制，巖爆發(fā)生機制及防治，開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，這些研究對于防止國家資源的損失具有非常實際的應用價值。