級(jí)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書

1、評(píng)審編號(hào)： 河北聯(lián)合大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱 節(jié)理巖體破裂全過程紅外輻射效應(yīng)試驗(yàn)研究 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 郝悠酉 所在學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 09采1 學(xué) 號(hào) 200905050223 聯(lián)系電話電子信箱 1160258783 指導(dǎo)教師 李示波 劉祥鑫 項(xiàng)目起止年限 2012.7-2012.12 項(xiàng)目參與學(xué)生人數(shù) 4 填寫說明1. 凡申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目必須填寫本申報(bào)書。2. 向?qū)W校報(bào)送本申報(bào)書時(shí)，一式三份，并報(bào)送申報(bào)書電子文檔。3. 本書應(yīng)該填寫完整、內(nèi)容詳實(shí)、表達(dá)準(zhǔn)確，數(shù)字一律填寫阿拉伯?dāng)?shù)字。4. 項(xiàng)目開展支撐平臺(tái)指支撐本項(xiàng)目開展的校、院級(jí)教

2、學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、科研實(shí)驗(yàn)室等，表中填寫有關(guān)實(shí)驗(yàn)室名稱，可以多個(gè)。5. 打印格式與裝訂（1）紙張為A4大小，雙面打??；（2）文中小標(biāo)題為四號(hào)、仿宋、加黑；（3）欄內(nèi)正文為小四號(hào)、仿宋；項(xiàng)目名稱節(jié)理巖體破裂全過程紅外輻射效應(yīng)試驗(yàn)研究申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)6000元起止時(shí)間2012年7月至2012年12 月項(xiàng)目所屬一級(jí)學(xué)科礦業(yè)工程項(xiàng)目硬件 軟硬結(jié)合 軟件 理論分析項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本信息姓名學(xué)號(hào)專業(yè)年級(jí)所在學(xué)院郝悠酉 20090505022309采礦1礦業(yè)工程學(xué)院性別聯(lián)系電話電子郵件身份證號(hào)男151339719611160258783130636198901160576項(xiàng)目組成員基本信息序號(hào)123姓名/性別王彥飛/男張安斌

3、杜曉婭/女學(xué)號(hào)200905050117200905050118201114410402專業(yè)年級(jí)09采109采111采2所在學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)院聯(lián)系電話150315792701503391592815127502005電子郵件yanfeiysAnbinzhang20091437913121身份證號(hào)130434198809123939130426198912012938130132199205291961指導(dǎo)教師基本信息姓名所在學(xué)院研究方向職稱/職務(wù)李示波劉祥鑫礦業(yè)工程學(xué)院巖土工程巖石力學(xué)副教授/無助教/無性別/年齡聯(lián)系電話電子郵件男/42男/25155338726651513

4、3968186shiboliLiuxiangxin9研究?jī)?nèi)容概述(限200字以內(nèi))節(jié)理的存在破壞了巖體的完整性，影響巖體力學(xué)性質(zhì)，使巖石材料具有更為明顯的各向異性、非線性及非連續(xù)性，影響巖體的破壞方式。本項(xiàng)目采用充填體預(yù)制張開型節(jié)理，固定節(jié)理傾角、長(zhǎng)度、寬度，改變節(jié)理間的巖橋角，以單軸壓縮為研究手段， 運(yùn)用聲發(fā)射儀、遠(yuǎn)紅外輻射儀、全息攝像等手段觀察試件破裂整個(gè)過程，分析得試件破壞聲發(fā)射特性、表面紅外輻射變化情況，著重討論破裂下試件的紅外輻射效應(yīng)，進(jìn)一步總結(jié)出節(jié)理擴(kuò)展規(guī)律。項(xiàng)目創(chuàng)新特色概述（50字以內(nèi)）基于聲發(fā)射儀、遠(yuǎn)紅外輻射儀、全息攝像等手段，得出單軸壓縮下節(jié)理巖體破裂全過程中紅外輻射特性。項(xiàng)

5、目組成員分工姓名主要研究工作郝悠酉全面負(fù)責(zé)項(xiàng)目開展、實(shí)驗(yàn)開展王彥飛實(shí)驗(yàn)方案的制定、實(shí)驗(yàn)開展張安斌實(shí)驗(yàn)開展及數(shù)據(jù)處理杜曉婭試件制備及實(shí)驗(yàn)開展一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（研究?jī)?nèi)容、目的意義、具體目標(biāo)、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)等）1.1 目的意義一般而言，巖體的力學(xué)性質(zhì)主要取決于巖體的地質(zhì)特征及其所賦存的地質(zhì)環(huán)境，而由節(jié)理裂隙所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)則控制著巖體的變形與破壞。巖石中的天然節(jié)理是一個(gè)預(yù)先存在著的、力學(xué)性能明顯較弱的面，由于它的存在，不僅破壞了巖體的完整性，直接影響巖體的力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力分布狀態(tài)，使巖石材料具有更為顯著的各向異性、非線性及非連續(xù)性，而且在很大程度上影響著巖體的破壞方式。巖體中裂隙面的力學(xué)效應(yīng)與裂

6、隙面的力學(xué)特性和幾何特征有關(guān)。節(jié)理面的幾何參數(shù)如組數(shù)、產(chǎn)狀、延續(xù)性、密度、排布方式等對(duì)巖體宏觀力學(xué)行為的影響，由于其空間分布的多樣性和其與應(yīng)力狀態(tài)組合下對(duì)巖體強(qiáng)度、變形和破壞特征影響的各向異性和復(fù)雜性，迄今為止還是巖體力學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。因此，不論從完善巖體力學(xué)理論的角度，還是從滿足大量巖體工程實(shí)踐需要的角度，開展巖石中節(jié)理的研究是十分必要的。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)關(guān)于節(jié)理巖體力學(xué)特性的研究一直被巖石力學(xué)與工程界所關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者在節(jié)理巖體力學(xué)特性方面開展了大量的物理模擬試驗(yàn)研究工作。國外，Barton N.基于庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則，提出了相應(yīng)的節(jié)理面強(qiáng)度準(zhǔn)則；米勒L.考慮節(jié)理巖體的結(jié)

7、構(gòu)效應(yīng)，建立了貫穿節(jié)理巖體的強(qiáng)度理論。Amadei B. 從理論上推求了由巖石和節(jié)理的強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算規(guī)則分布貫通節(jié)理巖體的m, s值的方法。E.T. Brown等通過堆砌體三軸壓縮試驗(yàn)，研究了節(jié)理方位、節(jié)理間距、節(jié)理組數(shù)、節(jié)理貫通程度變化對(duì)巖體強(qiáng)度、變形和破壞模式的影響；R.P. Tiwari和K. Seshagiri通過堆砌體三軸和真三軸壓縮試驗(yàn)研究了節(jié)理幾何和應(yīng)力水平對(duì)巖體的應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化和塑性行為的影響。國內(nèi)學(xué)者易順民等在裂隙巖體損傷力學(xué)導(dǎo)論，李術(shù)才等在加錨斷續(xù)節(jié)理巖體破壞機(jī)理及工程應(yīng)用，朱維申等在節(jié)理巖體錨固機(jī)理和錨固效應(yīng)及工程應(yīng)用一書中分別從裂隙巖體損傷力學(xué)理論、加錨節(jié)理巖體以及節(jié)

8、理巖體固錨效應(yīng)等等方面展開論述；鄭穎人、王永甫等針對(duì)節(jié)理巖體隧道的穩(wěn)定分析與破壞規(guī)律探討；劉東燕、朱可善用Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則預(yù)測(cè)含斷續(xù)節(jié)理巖體的強(qiáng)度，闡明含斷續(xù)節(jié)理巖體強(qiáng)度的各向異性特征；白世偉等通過直剪試驗(yàn)條件下的模型試驗(yàn)，研究了單個(gè)、2個(gè)水平節(jié)理在不同節(jié)理連通率、正應(yīng)力。在現(xiàn)場(chǎng)節(jié)理巖體中節(jié)理的間距通常在米的量級(jí)，這樣代表性體積單元(RVE)變得非常之大，而目前大型巖體力學(xué)試驗(yàn)做到1 m尺寸已屬不易，利用室內(nèi)試驗(yàn)直接測(cè)定其力學(xué)特性是不現(xiàn)實(shí)的。巖體的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試影響因素較多，具有很大的離散性且十分昂貴。而室內(nèi)巖石模擬材料的物理模型試驗(yàn)則能系統(tǒng)和有控制地研究節(jié)理系統(tǒng)參數(shù)對(duì)節(jié)理巖體力學(xué)性

9、能的影響效果，因此被廣泛地用于探究節(jié)理巖體的強(qiáng)度、變形和破壞機(jī)制，并從中得到簡(jiǎn)化分析模型。室內(nèi)巖石模擬材料的物理模型試驗(yàn)?zāi)芟到y(tǒng)和有效地研究節(jié)理系統(tǒng)參數(shù)對(duì)節(jié)理巖體的強(qiáng)度、變形和破壞機(jī)制，并從中得到簡(jiǎn)化分析模型。因此，通過對(duì)含預(yù)置節(jié)理的充填體的力學(xué)試驗(yàn)來開展關(guān)于節(jié)理巖體的研究是可行的。1.3 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)本實(shí)驗(yàn)以尾砂、水泥為原料，按灰砂配比1：4制作出充填體試件30-60組（每種巖橋角試件數(shù)5-10個(gè)），使用不銹鋼鋼片將充填體試件按照表1將表面預(yù)置兩條450度張開型節(jié)理，通過室內(nèi)單軸加載充填體破壞試驗(yàn)，運(yùn)用聲發(fā)射儀、遠(yuǎn)紅外輻射儀、全息攝像等手段觀察試件破裂整個(gè)過程，分析得試件破壞聲發(fā)射特性、紅外

10、輻射特性，總結(jié)出巖橋角與節(jié)理巖體破壞強(qiáng)度、破壞形式間的關(guān)系，進(jìn)一步總結(jié)出節(jié)理擴(kuò)展規(guī)律，以期開展關(guān)于節(jié)理充填體破壞下力學(xué)研究。試件基本信息如左圖所示，節(jié)理參數(shù)如下表1所示：表1 節(jié)理基本參數(shù)信息參數(shù)類別數(shù)值節(jié)理數(shù)目 (條)2節(jié)理長(zhǎng)度 (a)8mm節(jié)理寬度 (t)1mm節(jié)理傾角 ()45°巖橋角 ()45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 120°節(jié)理間距 (d)12mm試件高度 (H)100mm試件寬度 (W)50mm試件厚度 (D)25mm充填物無部分試件表面節(jié)理分布如下圖所示 二、研究技術(shù)路線及可行性2.1 研

11、究技術(shù)路線充填體材料的確定及購入查閱資料，提出具體試驗(yàn)方案制模、預(yù)制節(jié)理、養(yǎng)護(hù)單軸壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及處理撰寫學(xué)術(shù)論文、結(jié)題報(bào)告圖1 研究技術(shù)路線2.2 可行性分析項(xiàng)目申請(qǐng)者以優(yōu)異的成績(jī)完成了采礦學(xué)、巖石力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等與項(xiàng)目相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)期間認(rèn)真完成了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、井巷工程課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)。具備較為完善的知識(shí)體系和較強(qiáng)的動(dòng)手能力。項(xiàng)目申請(qǐng)者所在礦業(yè)工程學(xué)院具有采礦工程專業(yè)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，依托省市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，配有美國進(jìn)口聲學(xué)PCI-2型聲發(fā)射儀、高速攝像機(jī)、Therma SC3000遠(yuǎn)紅外輻射儀等，最新購置RLW-3000型電液剛性伺服試驗(yàn)機(jī)，充填環(huán)管等

12、設(shè)備將有助于本項(xiàng)目的順利開展。指導(dǎo)教師多年從事巖石力學(xué)研究及教學(xué)，具備豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。綜上，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)合理，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備較為先進(jìn)，可支持本項(xiàng)目順利開展。三、已有的知識(shí)積累或?qū)嵺`基礎(chǔ)項(xiàng)目申請(qǐng)者以優(yōu)異的成績(jī)完成了采礦學(xué)I、巖石力學(xué)、高等數(shù)學(xué)等與項(xiàng)目相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)期間認(rèn)真完成了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)、井巷工程課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程。具備較為完善的知識(shí)體系和較強(qiáng)的動(dòng)手能力。四、研究計(jì)劃和進(jìn)度（可就文獻(xiàn)查詢、社會(huì)調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、研制開發(fā)、撰寫論文或研究報(bào)告、結(jié)題和答辯、成果推廣、論文發(fā)表、專利申請(qǐng)等工作逐項(xiàng)進(jìn)行安排）本項(xiàng)目研究計(jì)劃和進(jìn)度安排如下：2012.7-2012.8 查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；2012.8-2012.10 節(jié)理巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析；2012.10-2012.11 論文發(fā)表，撰寫結(jié)題報(bào)告；2012.11-2012.12 項(xiàng)目總結(jié)，項(xiàng)目驗(yàn)收。五、項(xiàng)目研究支撐條件項(xiàng)目申請(qǐng)者所在礦業(yè)工程學(xué)院具有采礦工程專業(yè)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，依托省市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，配有美國進(jìn)口聲學(xué)PCI-2型聲發(fā)射儀、高速攝像機(jī)、Therma SC3000遠(yuǎn)紅外輻射儀等，最新購置RLW-3000型電液剛性伺服試驗(yàn)機(jī)，充填環(huán)管等設(shè)備將有助于本項(xiàng)目的順利開展。六、預(yù)期提供的成果及形式1、公開發(fā)表核心期刊論文1篇及以上；2、撰