一种由粘土、河砂、水泥作为类软岩材料的力学性能实验研究

发布时间：2021-06-16 17:44

　　地下深部的岩石工程机构复杂多样化,岩石的变形和流变现象也比较的突出,当我们进行地下能源的开采,以及地下工程作业的时候,我们会遇到很大的困难,所以我们需要对地下岩石进行研究,但是现场的试验很难完成,因此,利用相似材料来方便、高效、准确反映软岩的力学特性的实验方法,得到广泛的运用,在实际工程的运用中也有很高的研究价值。本文研究粘土、河砂和水泥作为类软岩材料时不同取代率试件力学特性,文章的主要内容如下面几个部分:通过大量的单轴压缩破坏试验得到了八种取代率应力应变图大致上都符合应力应变曲线的四个阶段,从图上看出随着粘土对水泥取代率的提高,软岩试件的应力也在逐渐的减少。本文还对这四种取代率的试件做三轴压缩破坏试验,做出它每一种取代率的应力应变图像,通过三轴压缩破坏的总应力应变图,可以知道:随着粘土对水泥取代率的提高,软岩相似材料抵抗压缩破坏的能力也越来越低,表现在应力应变的图像上,就可以发现应力也越来越小;还可以在总的三轴破坏的应力应变的图像上发现,随着粘土对水泥取代率的提高,软岩试件的应变也越来越小。单轴蠕变的时候采取的是分级加载的方式,从单轴蠕变试验的蠕变曲线中我们可以得出:同一取代率的试件... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 论文的背景和目的以及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 软岩相似材料的研究
        1.2.2 软岩的概念以及分类
        1.2.3 软岩相似模拟的研究现状
        1.2.4 单轴和三轴抗压试验的研究
        1.2.5 岩石蠕变实验的研究
    1.3 这篇文章的主要内容
    1.4 本文技术路线
2 相关理论和试件材料的选取及制作
    2.1 岩石力学的基础理论
        2.1.1 室内岩石试验的类型
        2.1.2 模拟试验中的常用模型
    2.2 相似试验中的基本理论
        2.2.1 理论基础
        2.2.2 相似三定理
        2.2.3 相似准则的推导方法
    2.3 软岩模型试验相似准则的推导过程
        2.3.1 利用量纲分析法推导的相似准则
        2.3.2 利用方程分析法推导的相似准则
    2.4 相似材料的选取以及相似材料原料的简述
        2.4.1 相似材料的选择原则
        2.4.2 胶结剂的选取
        2.4.3 关于粘土的一些介绍
        2.4.4 骨料的选择
    2.5 原型和相似比尺的确定
    2.6 相似材料试件的配制
        2.6.1 试验的主要工具和设备
        2.6.2 相似试件的配制过程
    2.7 本章小结
3 软岩相似材料的单轴试验
    3.1 试验的试件
    3.2 实验设备
    3.3 单轴压缩破坏试验的过程
    3.4 实验数据的处理
4 软岩相似材料的三轴破坏试验
    4.1 研究软岩相似材料三轴破坏试验的意义
    4.2 三轴破坏试件的准备、安装准备、注围压油、拆除工作
        4.2.1 三轴破坏的试件类型
        4.2.2 试件的准备
        4.2.3 试件的安装准备工作
        4.2.4 三轴试验注围压油
        4.2.5 围压和轴压的施加和卸载
        4.2.6 试件的拆除
    4.3 三轴压缩破坏实验数据的处理
        4.3.1 三轴压缩破坏的应力应变图像
        4.3.2 三轴破坏的莫尔应力圆、内聚力和内摩擦角
    4.4 本章小结
5 蠕变的研究以及模拟
    5.1 单轴蠕变试验
    5.2 三轴蠕变试验
    5.3 三轴蠕变曲线的拟合
    5.4 软岩巷道蠕变规律的数值模拟
    5.5 模型的相关参数
        5.5.1 材料属性
        5.5.2 载荷和约束
        5.5.3 蠕变模型参数
        5.5.4 分析步设置
    5.6 ABAQUS模拟的结果和分析
        5.6.1 巷道的应力图、位移图和蠕变图
        5.6.2 巷道的关键点
    5.7 本章小结
结论与展望
    本文主要工作及结论
    展望
参考文献
致谢
攻读学位期间获得成果与参加的项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙率对页岩相似材料破坏影响的试验研究[J]. 王永岩,朱羽萌,范夕燕,甘小南,郭鹏.  应用力学学报. 2016(04)
[2]深部三场环境下页岩蠕变模型的建立与试验[J]. 王艳春,王永岩.  科技导报. 2014(27)
[3]岩石点荷载强度与单轴抗压强度关系研究[J]. 李安平,刘洋树,周明,罗甲渊.  有色金属(矿山部分). 2014(03)
[4]基于单弱面理论对板岩巴西劈裂试验研究[J]. 刘运思,傅鹤林,伍毅敏,何翊武,董辉.  煤炭学报. 2013(10)
[5]沥青海砂作为软岩相似材料的实验研究[J]. 王永岩,李剑光.  实验力学. 2013(02)
[6]温度-应力-化学三场耦合作用下深部软岩巷道蠕变规律数值模拟[J]. 王永岩,王艳春.  煤炭学报. 2012(S2)
[7]分级加卸载下深部粉砂岩三轴蠕变特性试验研究[J]. 高文华,刘正,刘栋,赵延林.  自然灾害学报. 2012(05)
[8]煤矿软岩工程与深部灾害控制研究进展[J]. 何满潮.  煤炭科技. 2012(03)
[9]软岩流变模型实验相似准则的推演及应用[J]. 王永岩,李媛.  辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2012(03)
[10]土体的流变性研究进展[J]. 安淑红,朱俊高.  山东农业大学学报(自然科学版). 2012(01)

博士论文
[1]含倾斜软弱夹层复合岩体强度及蠕变特性研究[D]. 李剑光.青岛科技大学 2015
[2]深部软岩温度—应力—化学三场耦合作用下蠕变规律研究[D]. 王艳春.青岛科技大学 2013
[3]软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D]. 王永岩.辽宁工程技术大学 2001

硕士论文
[1]孔隙率对软岩相似材料破坏影响的试验研究[D]. 朱羽萌.青岛科技大学 2016
[2]温度、压力、水作用下软岩流变规律的研究[D]. 李迎.青岛科技大学 2013
[3]温度、压力及地下岩溶水作用下软岩蠕变规律的影响研究[D]. 陈丽.青岛科技大学 2011
[4]化学腐蚀对深部软岩蠕变特性的影响研究[D]. 吕宜美.青岛科技大学 2010



本文编号：3233509