膨润土湿胀变形规律研究

发布时间：2019-05-09 16:25

【摘要】：煤炭资源在开发利用的同时,对开采影响范围内的地下水资源破坏极为严重,保水开采是解决煤炭开采过程中地下水破坏问题的有效手段。结合我国储量丰富具有“万能”粘土之称的膨润土的粘结、膨胀及防水等优良特性,为解决采动裂隙中填充的膨润土在不同含水率、围岩应力及充填密度条件下的湿胀问题,采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,进行了不同含水率条件下膨润土的有荷膨胀试验、膨胀力试验、渗透性试验,膨润土的湿胀力学模型及其数值模拟研究。取得如下研究成果：首先,对膨润土进行有荷膨胀试验。通过膨润土的膨胀变形随含水率、初始干密度、荷载的变化,得到了含水率是影响膨润土膨胀变形的重要因素之一。膨润土的膨胀变形随着试样含水率及初始干密度的增大而增大,随着荷载的增大而减小。根据试验结果得到了膨润土的膨胀率拟合公式。膨润土的吸湿膨胀表现为短程阶段性和长程阶段性,短程阶段的膨胀变形幅度比长程阶段的膨胀变形幅度明显；其次,通过对膨润土进行的膨胀力试验,得到了相同含水率条件下的膨润土的膨胀力随干密度的增大而呈现递增规律；再次,对不同含水率条件下的膨润土进行渗透性试验,揭示了膨润土的含水率与渗透率之间呈现负指数变化规律。当含水率达到40%时,膨润土的渗透率几乎为0；通过试验结果结合固体力学理论,引入湿胀应变,建立了膨润土湿胀变形的力学模型；利用ABAQUS软件对试验土样进行数值模拟,揭示了膨润土在有湿胀与无湿胀时的变化规律,并与试验结果进行比较,验证了膨润土湿胀力学模型的正确性。研究成果对膨润土在煤炭保水开采的工程应用中具有重要的指导作用。
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【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU443

【参考文献】

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本文编号：2472914