当前位置:主页 > 科技论文 > 矿业工程论文 >

高应变率下煤系砂岩力学性能及能量耗散规律研究

发布时间:2018-06-26 13:55

  本文选题:高应变率 + 力学性能 ; 参考:《中国矿业大学》2017年硕士论文


【摘要】:矿山开采过程中,许多情况下围岩处于高应变率的复杂环境中,如矿井的成巷爆破作业、采煤机割煤作业等。高应变率下煤系岩石力学性能及其能量耗散规律研究,是保证矿井围岩稳定性有效控制及安全生产的重要理论基础。本文以煤系砂岩为研究对象,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,系统研究高应变率下煤系砂岩力学特性及其尺寸效应,并对砂岩破坏过程中的能量耗散特征进行系统分析。主要取得以下研究成果:(1)进行冲击载荷作用下煤系砂岩单轴压缩力学特性试验,利用三波法,获得不同应变率及不同长径比下砂岩应力-应变曲线,并对应力-应变曲线基本特征进行分析;得到不同动态力学特性参数随应变率及长径比的变化规律,如动态弹性模量、动态峰值应力、动态峰值应变等。(2)分析破坏后煤系砂岩试样碎块宏观形态,定性研究不同应变率及长径比下煤系砂岩破坏方式;对破坏后的煤系砂岩试样进行碎块筛分,得到块度分布随应变率及长径比的变化规律;计算破坏后煤系砂岩试样的块度分布参数与分形维数,定量研究冲击载荷作用下煤系砂岩破坏程度的应变率效应与尺寸效应。(3)基于能量耗散的计算原理,分别计算不同应变率及不同长径比下煤系砂岩破坏过程中的各能量,包括入射能量、反射能量、透射能量及耗散能量;研究砂岩破坏过程中能量耗散的应变率效应与尺寸效应,并对砂岩破坏的差异特征进行解释。研究成果可为高应变率环境下煤系岩层结构破坏规律及工程稳定性分析提供重要参考。
[Abstract]:In the process of mining, in many cases, the surrounding rock is in a complex environment with high strain rate, such as mine roadway blasting operation, coal cutting machine cutting operation and so on. The study of rock mechanics performance and energy dissipation law under high strain rate is an important theoretical basis for ensuring the effective control and safety production of the stability of the mine surrounding rock. With the aid of the separation Hopkinson pressure bar (SHPB) test system, the mechanical properties and size effects of coal bearing sandstone under high strain rate are systematically studied and the energy dissipation characteristics during the failure process of sandstone are systematically analyzed. The main results are as follows: (1) the uniaxial compression of sandstone under the impact load is carried out. The three wave method is used to obtain the stress-strain curves of different strain rates and different length to diameter ratios, and the basic characteristics of the stress-strain curves are analyzed. The variation of the dynamic mechanical properties with the strain rate and the length to diameter ratio, such as dynamic elastic modulus, dynamic peak stress, dynamic peak strain, etc., are obtained. (2) The macroscopic morphology of the sandstone specimen after destruction is analyzed, and the failure mode of the coal system sandstone under the different strain rates and the ratio of length to diameter is qualitatively studied. The fragmentation sieving of the sandstone specimen after the destruction is carried out, and the variation of the block distribution with the strain rate and the length diameter ratio is obtained, and the fractal dimension and the fractal dimension of the coal bearing sandstone specimen are calculated and the fractal dimension is calculated. The strain rate effect and size effect of sandstone damage degree under impact load are studied. (3) based on the calculation principle of energy dissipation, the energy, reflecting energy, transmission energy and dissipative energy are calculated, including the incident energy, the reflected energy, the transmission energy and the dissipative energy, and the sandstone failure process is studied by the calculation principle of energy dissipation. The strain rate effect and size effect of medium energy dissipation are used to explain the difference characteristics of sandstone failure. The research results can provide important reference for the failure law of coal bearing strata and the analysis of the stability of the engineering under high strain rate environment.
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD313

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁书锋;吴帅峰;李胜林;刘殿书;武若愚;;岩石材料SHPB实验试件尺寸确定的研究[J];工程爆破;2015年05期

2 张岩;李庆文;李淼;崔明;;不同应变率下砂岩的动态力学特性研究[J];中国矿业;2015年S2期

3 王伟超;刘希亮;张五交;;不同应变率下的盐岩损伤声发射时空演化[J];江苏大学学报(自然科学版);2015年04期

4 张楚旋;戴兵;吴秋红;;不同应力路径下岩石卸荷破坏过程的变形特性与能量耗散分析[J];中国安全生产科学技术;2014年10期

5 陈腾飞;许金余;刘石;王鹏;方新宇;;岩石在冲击压缩破坏过程中的能量演化分析[J];地下空间与工程学报;2013年S1期

6 许金余;刘石;;SHPB试验中高温下岩石变形破坏过程的能耗规律分析[J];岩石力学与工程学报;2013年S2期

7 苏承东;李怀珍;张盛;勾攀峰;;应变速率对大理岩力学特性影响的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2013年05期

8 刘晓辉;张茹;刘建锋;;不同应变率下煤岩冲击动力试验研究[J];煤炭学报;2012年09期

9 宋义敏;姜耀东;马少鹏;杨小彬;赵同彬;;岩石变形破坏全过程的变形场和能量演化研究[J];岩土力学;2012年05期

10 尹小涛;葛修润;李春光;王水林;;基于数值实验的岩石试样最佳长径比研究[J];岩石力学与工程学报;2010年S2期

相关博士学位论文 前5条

1 李明;高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究[D];中国矿业大学;2014年

2 平琦;煤矿深部岩石动态力学特性试验研究及其应用[D];安徽理工大学;2013年

3 张志镇;岩石变形破坏过程中的能量演化机制[D];中国矿业大学;2013年

4 翟越;岩石类材料的动态性能研究[D];长安大学;2008年

5 桂毓林;电磁加载下金属膨胀环的动态断裂与碎裂研究[D];中国工程物理研究院;2007年

相关硕士学位论文 前3条

1 王和平;不同冲击载荷作用下岩石的破碎与能量耗散的研究[D];辽宁科技大学;2016年

2 杜晶;不同长径比下岩石冲击动力学特性研究[D];中南大学;2011年

3 史瑾瑾;岩石冲击损伤特性的试验研究[D];西南科技大学;2006年



本文编号:2070597

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2070597.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户785a5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com