初温效应下膏体多场性能关联机制及力学特性

发布时间：2018-04-05 01:30

  本文选题：膏体　切入点：初始温度　出处：《北京科技大学》2017年博士论文

【摘要】：膏体属于多相复合材料,一旦被输送至采场,都具有特定的初始温度,且在其养护过程中,是一种热、水、力、化等多过程同时作用的复杂行为。论文以不同初始温度膏体为研究对象,以热-水-力-化(T-H-M-C)多场耦合为研究手段,以设计更加安全、经济的膏体结构为目的,主要开展以下研究：1、率先开展不同初始温度下(2℃、20℃、35℃和50℃)全尾膏体孔隙率、饱和率和体积含水量等物理性能以及力学性能随养护时间的演化规律;发现了初始温度为50℃时膏体“强度逆增现象”;通过XRD、DTA和SEM微观分析,揭示了初始温度对全尾膏体力学性能影响机理;2、自行研制我国第一套膏体热-水-力-化多场性能实验研究装置,采用该装置对不同初始温度下膏体内部温度(T)、体积含水率(H)、基质吸力(M)和电导率(C)进行监测,并研究其随温度和养护时间的演化规律;50℃时膏体基质吸力“曲线交叉现象”验证了“强度逆增现象”;3、首次构建全尾膏体T-H-M-C多场性能关联机制,通过研究膏体自干燥-力学性能关联和水-化学反应-力学行为关联,分析热-化耦合效应对膏体力学性能的作用过程,最终绘制了不同初始温度膏体温度、电导率、体积含水率、基质吸力和强度同时演绎图,形成膏体多场性能交互作用理论原型；4、深入研究不同初始温度效应下膏体力学特性,初始温度对膏体应力-应变曲线形状影响明显,初始温度越高,曲线上升阶段越陡,下降速度越快；发现膏体弹性模量与强度平方根呈线性关系,且不受初始温度影响,提出基于水化反应度的膏体弹性模量预测模型；5、推导和构建了不同初始温度下的膏体应力-应变关系,提出了温度-时间耦合的膏体弹性损伤本构模型。将该模型嵌入COMSOL Multiphysics软件固体力学模块,对不同温度和养护时间膏体应力-应变演化进行数值模拟,模拟应力-应变曲线与实验数据吻合,模拟结果验证了该模型的可靠性。6、针对过高和过低初始温度对膏体早期力学性能的不良影响,提出了膏体降温和升温调控技术,并研究了初始温度对伽师铜矿膏体力学性能影响及工程建议；根据膏体多场性能相互作用和关联这一特征,设计了一种采场膏体料多场性能监测方法,为实际采场膏体多场性能研究提供了可能。
[Abstract]:Paste is a multiphase composite material, once transported to the stope, it has a specific initial temperature, and in its curing process, it is a kind of complex behavior of heat, water, force, chemical and so on.In this paper, the paste at different initial temperatures is taken as the research object, and the multi-field coupling of thermo-hydro-mechanical-chemical T-H-M-Cis is taken as the research means. The purpose of this paper is to design a safer and more economical paste structure.The following studies were carried out as follows: (1) the physical properties, such as porosity, saturation rate and volume water content, and the evolution of mechanical properties with curing time were first carried out at different initial temperatures (2 鈩，

本文编号：1712627