破斷面巖石破斷面力學(xué)性質(zhì)

巖石破斷面摩擦性能研究的目的在于尋找破斷面在法向壓力作用下抵抗切向力的能力所遵循的規(guī)律，建立破斷面上的法向壓應(yīng)力與摩擦（剪切）應(yīng)力之間的數(shù)量關(guān)系。

破斷面的摩擦性能是該面受力后諸多因素變化的綜合反映，描述破斷面的力學(xué)性質(zhì)，可以選取破斷面粗糙度系數(shù)、破斷面壁面抗壓強度和基本摩擦角這3個參數(shù)，它們的物理含義等同于描述裂隙力學(xué)性質(zhì)的節(jié)理粗糙度系數(shù)、節(jié)理壁面抗壓強度。對砂巖張拉破斷面的測試結(jié)果見表1 。

破斷面在法向壓力（為保持包含破斷面試件的穩(wěn)定性，一般施加的法向壓應(yīng)力為巖石的單軸抗壓強度）的作用下，粗糙程度和壁面抗壓強度會發(fā)生變化。粗糙度系數(shù)的變化在低應(yīng)力水平就可以發(fā)生，隨著壓應(yīng)力的增加，變化量逐漸減小，應(yīng)力超過3MPa后基本保持在6左右；而壁面抗壓強度在應(yīng)力低于0.1時變化不大，應(yīng)力在0.1-0.5的范圍時，隨著壓應(yīng)力的增加明顯減小，應(yīng)力在0.5-0.7范圍內(nèi)，壁面抗壓強度維持在一個恒定的值。對于細(xì)砂巖，壁面抗壓強度最終維持在初始值的80% 。

砂巖破斷面摩擦實驗試件的尺寸為10cmX10cmX10cm，所含張拉破斷面為10cmX10cm。摩擦性質(zhì)實驗由直接剪切儀完成。三類砂巖破斷面的摩擦實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

把砂巖破斷面在不同法向應(yīng)力測得的摩擦應(yīng)力實驗值描述在坐標(biāo)系中，可得到相應(yīng)的摩擦規(guī)律曲線。圖3-圖5給出了細(xì)、中、粗3種砂巖的相關(guān)關(guān)系 。

1.砂巖破斷面的粗糙程度隨法向力的增加而有所減小，因此工程中砂巖破斷面粗糙度系數(shù)與其所受力的作用歷史有關(guān)。這一點對基本頂塊體結(jié)構(gòu)中周期破斷影響范圍以內(nèi)的塊體接觸面十分重要。

2.砂巖破斷面的基本摩擦角平均可取30°；不同種類的砂巖，其破斷面的粗糙度系數(shù)和壁面抗壓強度會有所變化。

3.砂巖破斷面的摩擦規(guī)律可以用N. Burton的摩擦準(zhǔn)則表示，破斷面的摩擦系數(shù)與該面所受法向應(yīng)力呈反變關(guān)系。

4.實驗所得砂巖破斷面的摩擦規(guī)律，可以用于采煤工作面基本頂中面接觸塊體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判斷以及頂板來壓強度計算 。2100433B

本書以工程應(yīng)用為背景,以大量相關(guān)文獻(xiàn)和實踐資料為基礎(chǔ),系統(tǒng)闡述了全斷面硬巖掘進(jìn)機刀具系統(tǒng)的研發(fā)要點及解決方案,為掘進(jìn)機企業(yè)及隧道工程、礦山工程領(lǐng)域的企業(yè)和科研人員提供參考,對于推動我國全斷面硬巖掘進(jìn)機的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

破波阻力發(fā)現(xiàn)

船模在出現(xiàn)尾流邊界層外速度虧損現(xiàn)象的同時，總是發(fā)現(xiàn)，在船模首部有波浪破碎現(xiàn)象。但這兩者之間有無必然聯(lián)系呢？沿船側(cè)追溯上去，測量各斷面的動量損失，發(fā)現(xiàn)它們竟然基本上（在測量誤差范圍內(nèi)）是相等的。這就使肯定了其間的聯(lián)系。邊界層外的動量損失是由船首破波引起的，并命名為破波阻力。

破波阻力產(chǎn)生

1.波浪在艏柱面向外翻卷；2.卷入空氣，出現(xiàn)白色泡沫；3.成項鏈狀“旋渦” necklace vortex；4.破碎后以湍流形式流向后方，留在尾流中，而不再以波浪能量出現(xiàn)，故可在尾流中測量。

破波阻力是六十年代新發(fā)現(xiàn)的阻力成分。特點：①是由于自由面引起的。將重疊模進(jìn)行深水拖曳并進(jìn)行尾流測量，沒有發(fā)現(xiàn)次尾流區(qū)。②破波阻力隨Fn增大而增大，而且服從Froude的比較定律，即Fn數(shù)相等時，破波阻力系數(shù)相等。③豐滿船破波阻力較大，壓載情況下破波阻力要比滿載時大，因為壓載時B/T值增大。-破波阻力除了與船型有關(guān)外，主要與B/T和進(jìn)流段長度有關(guān)。減少B/T，增大進(jìn)流段長度，將能明顯減少破波阻力。-理論和實驗都證明，采用球鼻型船首能減少破波阻力，主要原因是減少船首波的陡直程度，而且球鼻型的船首在輕載（壓載）時效果較大。