卸荷应力路径下含瓦斯水合物煤体力学性质试验研究

发布时间：2023-01-04 09:47

　　深入认识不同应力路径下含瓦斯水合物煤体力学性质对于利用瓦斯水合固化技术防治煤与瓦斯突出具有重要影响。首先利用自制的瓦斯水合固化与力学性质一体化试验装置,开展不同应力路径下含瓦斯水合物煤体力学性质试验,研究应力路径、水合物饱和度、煤粉粒径对含瓦斯水合物煤体强度及变形的影响。进而对比分析加卸载试验条件下含瓦斯水合物煤体强度及变形变化规律。最后分析瓦斯水合固化前后含瓦斯煤体和含瓦斯水合物煤体力学性质差异,从煤体力学性质变化角度揭示瓦斯水合固化技术对突出防治影响。加载应力路径下含瓦斯水合物煤体三轴试验结果表明:含瓦斯水合物煤体偏应力-轴向应变关系曲线均呈应变硬化型,煤粉粒径相同的试样水合物饱和度越大,破坏强度和起始屈服强度越大,水合物饱和度相同时,煤粉粒径越小的试样破坏强度和起始屈服强度越大。加载应力路径下含瓦斯水合物煤体变形模量随轴向应变的增大先快速减小,其后缓慢减小,最后趋于稳定;泊松比随轴向应变的增大先减小后增大,最后趋于稳定。卸荷应力路径下含瓦斯水合物煤体三轴试验结果表明:含瓦斯水合物煤体水合物饱和度越大,应力平台阶段越长,残余应力越大,卸围压速率越大,卸围压效应系数越小,试样越易失稳... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 文献综述
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
    1.5 论文结构
    1.6 本章小结
2 实验系统构建及型煤制备
    2.1 实验系统概述
    2.2 实验系统介绍
        2.2.1 瓦斯气体注入系统
        2.2.2 三轴加卸载及其控制系统
        2.2.3 恒温循环调控系统
        2.2.4 数据采集系统
    2.3 型煤制备及其孔隙特征
        2.3.1 试验材料
        2.3.2 型煤制备
        2.3.3 试样孔隙特征
    2.4 理论瓦斯水合物饱和度
    2.5 本章小结
3 加载应力路径下含瓦斯水合物煤体三轴试验
    3.1 瓦斯水合物生成试验
        3.1.1 瓦斯水合物生成方法
        3.1.2 水合物饱和度计算方法
        3.1.3 瓦斯气体消耗量和水合物饱和度
    3.2 加载应力路径下试验方案
    3.3 含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线分析
    3.4 含瓦斯水合物煤体强度参数分析
        3.4.1 含瓦斯水合物煤体破坏强度
        3.4.2 含瓦斯水合物煤体起始屈服强度
        3.4.3 含瓦斯水合物煤体切线模量
        3.4.4 含瓦斯水合物煤体变形模量和泊松比
    3.5 加载应力路径下含瓦斯水合物煤体破坏特征
    3.6 本章小结
4 卸荷应力路径下含瓦斯水合物煤体三轴试验
    4.1 试验方案
    4.2 卸荷试验含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线分析
    4.3 卸荷试验围压与变形特征
        4.3.1 围压与应变的关系
        4.3.2 卸围压效应系数
        4.3.3 围压与变形模量和泊松比
    4.4 卸荷试验含瓦斯水合物煤体破坏特征
    4.5 不同卸围压速率下含瓦斯水合物煤体卸荷试验
    4.6 加卸载路径下含瓦斯水合物煤体力学性质对比
        4.6.1 加卸载路径下含瓦斯水合物煤体偏应力-应变对比分析
        4.6.2 加卸载路径下含瓦斯水合物煤体变形模量、泊松比对比分析
    4.7 本章小结
5 水合物生成对含瓦斯煤体力学性质的影响
    5.1 加载应力路径下含瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤体力学性质对比
    5.2 卸荷应力路径下含瓦斯水合物煤体和含瓦斯煤体力学性质对比
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤岩三轴卸围压破坏声发射本征频谱特征试验研究[J]. 杨永杰,马德鹏,周岩.  采矿与安全工程学报. 2019(05)
[2]含水合物沉积物的弹塑性本构模型[J]. 刘林,姚仰平,张旭辉,鲁晓兵,王淑云.  力学学报. 2020(02)
[3]多期构造运动影响下区域地应力场特征及其对冲击地压的影响[J]. 赵善坤,邓志刚,季文博,李志国,张广辉,李一哲.  采矿与安全工程学报. 2019(02)
[4]瓦斯压力对卸荷原煤力学特性及能量特征的影响[J]. 张东明,张祥,饶孜,秦桂荣,杨玉顺,薛燕光.  安全与环境学报. 2019(01)
[5]不同卸围压速率下煤样卸荷破坏能量演化特征[J]. 马德鹏,周岩,刘传孝,商岩冬.  岩土力学. 2019(07)
[6]降压开采过程中含水合物沉积物的力学特性研究[J]. 吴起,卢静生,李栋梁,梁德青.  岩土力学. 2018(12)
[7]含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统研制及应用[J]. 肖晓春,丁鑫,潘一山,吕祥锋,吴迪,王磊,樊玉峰.  岩土力学. 2018(S2)
[8]煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理[J]. 舒龙勇,齐庆新,王凯,雷杨,侯金玲.  煤炭学报. 2018(11)
[9]深部煤体非线性蠕变本构模型及实验研究[J]. 王路军,周宏伟,荣腾龙,任伟光.  煤炭学报. 2018(08)
[10]含水合物黏土的力学性质试验研究[J]. 王淑云,罗大双,张旭辉,鲁晓兵,石要红.  实验力学. 2018(02)

博士论文
[1]甲烷水合物及其沉积物的力学特性研究[D]. 于锋.大连理工大学 2011



本文编号：3727553