破碎压实岩体节理力学参数研究及应用
发布时间：2020-12-16 21:43
破碎压实岩体的破坏往往是岩块间节理面开裂或滑移导致的,岩块本身并不发生破坏,研究岩块间节理面力学参数问题,对确保破碎压实岩体下煤炭的安全开采具有重要意义。本文综合采用室内试验、理论分析及数值模拟等方法,对破碎压实岩体整体节理面力学参数进行了研究和应用,主要成果如下:(1)制备了不同粒径范围、不同压缩率的压实体,对压实体进行了单轴压缩试验,获得了压实体应力应变曲线,试验表明,粒径越小、压缩率越高,压实体抗压强度越高,反之亦然;采用统计及数学的方法确定了压实体节理迹长的概率分布为负指数分布,计算得到了各粒径范围下压实体节理面数量,确定了生成随机节理网络所需基本节理几何参量。(2)采用正交试验方法设计了 9种节理面力学参数方案,根据室内试验确定的压实体节理几何参量,基于蒙特卡洛原理生成随机节理网络,进而生成5种压实体3DEC数值模型,进行了压实体单轴压缩数值模拟,每个压实体分别代入9种节理面力学参数,获取单轴压缩应力应变曲线,与室内试验结果相比较,确定了各压实体节理面法向刚度、切向刚度、粘聚力及内摩擦等力学参数;对压实体节理面力学参数进行了敏感性研究,确定了各参数对压实体抗压强度、弹性模量的...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１研究技术路线??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｕｄｙ?ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
对某矿钻孔取芯后的岩石进行破碎，所采用岩石破碎机为武汉探矿机械厂??研制的ＰＥ－１５０＊２５０颚式破碎机，最大给料尺寸１２５ｍｍ，牌矿调整范围１０－４０ｍｍ，??产量ｌ－５Ｔ／ｈ，功率５．?５ＫＷ，重量７００ｋｇ，转速３００ｒ／ｍｉｎ，破碎后的岩块见图２．１。??１‘?．麵??图２．１破碎后的岩块??Ｆｉｇ．２．１?ｂｒｏｋｅｎ?ｒｏｃｋ??对破碎后的岩块进行人工二次破碎，考虑后续节理面迹长分布形式问题，??采用筛子及振动台将破碎岩块依次分为粒径５？１０ｍｍ、１０？１５ｍｍ、１５？２０ｍｍ、??２０？２５ｍｍ、２５？３０ｍｍ、３０？３５ｍｍ六种级配，分好级配的岩块见图２．２。??麟；鎌??（ａ）?５？１０ｍｍ?（ｂ）?１０？１５ｍｍ?（ｃ）?１５？２０ｍｍ??９??
２．２?ｇｒａｄｅｄ?ｒｏｃｋ?ｂｌｏｃｋｓ??２．１．２破碎岩块筒内压缩试验过程??采用可脱模压筒进行筒内压缩实验，压筒、压锤见图２．３，该压筒内径１０ｃｍ，??高２０ｃｍ，两侧采用螺丝链接，固定于底座。压缩试验完成后，可通过拆卸两侧??以及底座螺丝，取出压实体。应用ＲＪＷ２０００岩石力学试验机进行压缩，见图２．４。??％?＃??图２．３压筒和压锤??Ｆｉｇ．２．３?ｉｎｄｅｎｔｅｒ?ａｎｄ?ｈａｍｍｅｒ??麵關??图２．４?ＲＪＷ２０００岩石力学试验机??Ｆｉｇ．２．４?ＲＪＷ２０００?ｒｏｃｋ?ｍｅｃｈａｎｉｃｓ?ｔｅｓｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??实验过程中，先将压筒两侧螺丝拧紧，固定于底座，对压筒内壁涂抹凡士??林以降低岩块与压筒内壁之间的摩擦力，放入配置好的破碎岩块，控制每次放??入岩块的高度为１９ｃｍ，放上压锤，将压筒放到力学试验台上进行筒内压缩试验，??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩体力学参数对巷道变形特性的影响程度分析[J]. 付建新,宋卫东,谭玉叶. 浙江大学学报(工学版). 2017(12)
[2]节理岩体力学参数确定的数值试验方法[J]. 严秋荣,冯君,杨涛,邓卫东. 同济大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]再生顶板下巷道布置及支护离散元模拟[J]. 马文强,李恭建,王同旭. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(09)
[4]随机节理岩体巷道再生顶板失稳机理与控制研究[J]. 王同旭,马文强,曲孔典. 采矿与安全工程学报. 2016(02)
[5]不同连通率节理岩体三轴加卸荷力学特性试验研究[J]. 王乐华,柏俊磊,孙旭曙,李建林,汤开宇,邓华锋. 岩石力学与工程学报. 2015(12)
[6]逆层岩质边坡地震动力破坏过程FLAC/PFC2D耦合数值模拟分析[J]. 刘蕾,陈亮,崔振华,李慧. 工程地质学报. 2014(06)
[7]非贯通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响[J]. 崔臻,冷先伦,朱泽奇,盛谦. 岩土力学. 2014(S2)
[8]基于分形理论的采动裂隙时空演化规律研究[J]. 李宏艳,王维华,齐庆新,张浪. 煤炭学报. 2014(06)
[9]节理岩体卸荷各向异性力学特性试验研究[J]. 李建林,王乐华,孙旭曙. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[10]单轴压缩条件下柱状节理岩体变形和强度各向异性模型试验研究[J]. 肖维民,邓荣贵,付小敏,王从颜. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
博士论文
[1]复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D]. 吴琼.中国地质大学 2012
[2]裂隙岩体宏观力学参数评价研究[D]. 杨建平.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]甘肃北山花岗岩节理水力、力学特性研究[D]. 殷黎明.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
[4]断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D]. 张秀丽.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2007
[5]岩体节理三维模拟及渗透张量分析[D]. 王贵宾.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
[6]数字近景摄影测量快速获取岩体裂隙信息的工程应用[D]. 王凤艳.吉林大学 2006
[7]正交表的构造方法及其应用[D]. 庞善起.西安电子科技大学 2003
本文编号：2920827
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１研究技术路线??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｕｄｙ?ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
对某矿钻孔取芯后的岩石进行破碎，所采用岩石破碎机为武汉探矿机械厂??研制的ＰＥ－１５０＊２５０颚式破碎机，最大给料尺寸１２５ｍｍ，牌矿调整范围１０－４０ｍｍ，??产量ｌ－５Ｔ／ｈ，功率５．?５ＫＷ，重量７００ｋｇ，转速３００ｒ／ｍｉｎ，破碎后的岩块见图２．１。??１‘?．麵??图２．１破碎后的岩块??Ｆｉｇ．２．１?ｂｒｏｋｅｎ?ｒｏｃｋ??对破碎后的岩块进行人工二次破碎，考虑后续节理面迹长分布形式问题，??采用筛子及振动台将破碎岩块依次分为粒径５？１０ｍｍ、１０？１５ｍｍ、１５？２０ｍｍ、??２０？２５ｍｍ、２５？３０ｍｍ、３０？３５ｍｍ六种级配，分好级配的岩块见图２．２。??麟；鎌??（ａ）?５？１０ｍｍ?（ｂ）?１０？１５ｍｍ?（ｃ）?１５？２０ｍｍ??９??
２．２?ｇｒａｄｅｄ?ｒｏｃｋ?ｂｌｏｃｋｓ??２．１．２破碎岩块筒内压缩试验过程??采用可脱模压筒进行筒内压缩实验，压筒、压锤见图２．３，该压筒内径１０ｃｍ，??高２０ｃｍ，两侧采用螺丝链接，固定于底座。压缩试验完成后，可通过拆卸两侧??以及底座螺丝，取出压实体。应用ＲＪＷ２０００岩石力学试验机进行压缩，见图２．４。??％?＃??图２．３压筒和压锤??Ｆｉｇ．２．３?ｉｎｄｅｎｔｅｒ?ａｎｄ?ｈａｍｍｅｒ??麵關??图２．４?ＲＪＷ２０００岩石力学试验机??Ｆｉｇ．２．４?ＲＪＷ２０００?ｒｏｃｋ?ｍｅｃｈａｎｉｃｓ?ｔｅｓｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??实验过程中，先将压筒两侧螺丝拧紧，固定于底座，对压筒内壁涂抹凡士??林以降低岩块与压筒内壁之间的摩擦力，放入配置好的破碎岩块，控制每次放??入岩块的高度为１９ｃｍ，放上压锤，将压筒放到力学试验台上进行筒内压缩试验，??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]岩体力学参数对巷道变形特性的影响程度分析[J]. 付建新,宋卫东,谭玉叶. 浙江大学学报(工学版). 2017(12)
[2]节理岩体力学参数确定的数值试验方法[J]. 严秋荣,冯君,杨涛,邓卫东. 同济大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]再生顶板下巷道布置及支护离散元模拟[J]. 马文强,李恭建,王同旭. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(09)
[4]随机节理岩体巷道再生顶板失稳机理与控制研究[J]. 王同旭,马文强,曲孔典. 采矿与安全工程学报. 2016(02)
[5]不同连通率节理岩体三轴加卸荷力学特性试验研究[J]. 王乐华,柏俊磊,孙旭曙,李建林,汤开宇,邓华锋. 岩石力学与工程学报. 2015(12)
[6]逆层岩质边坡地震动力破坏过程FLAC/PFC2D耦合数值模拟分析[J]. 刘蕾,陈亮,崔振华,李慧. 工程地质学报. 2014(06)
[7]非贯通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响[J]. 崔臻,冷先伦,朱泽奇,盛谦. 岩土力学. 2014(S2)
[8]基于分形理论的采动裂隙时空演化规律研究[J]. 李宏艳,王维华,齐庆新,张浪. 煤炭学报. 2014(06)
[9]节理岩体卸荷各向异性力学特性试验研究[J]. 李建林,王乐华,孙旭曙. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[10]单轴压缩条件下柱状节理岩体变形和强度各向异性模型试验研究[J]. 肖维民,邓荣贵,付小敏,王从颜. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
博士论文
[1]复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D]. 吴琼.中国地质大学 2012
[2]裂隙岩体宏观力学参数评价研究[D]. 杨建平.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2009
[3]甘肃北山花岗岩节理水力、力学特性研究[D]. 殷黎明.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
[4]断续节理岩体破坏过程的数值分析方法研究[D]. 张秀丽.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2007
[5]岩体节理三维模拟及渗透张量分析[D]. 王贵宾.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
[6]数字近景摄影测量快速获取岩体裂隙信息的工程应用[D]. 王凤艳.吉林大学 2006
[7]正交表的构造方法及其应用[D]. 庞善起.西安电子科技大学 2003
本文编号：2920827
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