多级扩孔条件下构造煤变形研究
发布时间：2020-10-18 00:33
本文以构造煤为研究对象,通过室内模拟试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了多级扩孔条件下构造煤损伤变形特征。通过三轴试验研究了构造煤的基本力学性质。推导了三轴条件下构造煤损伤本构模型,并对本构模型参数进行了讨论。配制了相似材料,利用自制的多级扩孔模拟钻具研究了多级扩孔条件下构造煤中钻孔井壁围岩变形特征和变形机理。利用FLAC~(3D)数值模拟软件对钻孔井壁围岩位移和应力分布进行了分析。得到了如下主要结论:(1)构造煤的应力-应变曲线可以分为压密变形、弹性变形、屈服变形、破坏、残余变形五个变形阶段。二次密实会导致煤样的密实阶段越来越不明显。围压增加是构造煤煤样刚度增加的主要原因。构造煤煤样的泊松比并不是定值比一般岩石的泊松比略大。(2)利用统计学理论,假设构造煤微元强度符合Weibull分布,得到了构造煤统计损伤本构模型,求出了模型参数,并确定了其物理意义。得到了围压增加会使构造煤由脆性特征趋向于塑性特征且平均强度增加的结论。(3)得到了钻孔井壁围岩各方向的变形特征。第一次钻进后,第一次扩孔钻进后90°方向影响最大,其次为0°方向和180°方向,再次为45°方向和135°方向,再次为225°方向和315°方向,270°方向影响范围最小。第二次钻进(第一次扩孔)后,第二次钻进后270°方向影响最大,其次为225°方向和315°方向,再次为45°方向和135°方向,再次为180°方向和0°方向,90°方向影响范围最小。第三次钻进(第二次扩孔)后,第三次钻进后270°方向影响最大,其次为225°方向和315°方向,再次为45°方向和135°方向,再次为180°方向和0°方向,90°方向影响范围最小。通过数值模拟对试验模拟的位移分布进行了验证,结果证明有较好的吻合性。(4)揭示了多级扩孔条件下钻孔井壁围岩变形机理:钻孔井壁围岩变形是构造煤的材料属性、岩体重力作用、应变软化现象、岩体受压后的扩容现象四者者综合作用的结果。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.11
【部分图文】：
该往复式可变径多级扩孔模拟装置可自动为多级扩孔模拟实验提供了试验仪器支持。破碎，不易开展实验，为模拟多级扩孔往复式钻具在计调配了与构造煤物理力学性质相似的模拟材料，并相似材料力学性质的影响。孔模拟试验与分析置于特制的模型箱中，利用应变片测量多级扩孔过程往复式多级扩孔钻进过程中对围岩变形的影响。FLAC3D数值模拟对钻孔变形特征开展研究级扩孔条件下井壁围岩的变形特征以及应力分布规软件，建立了多级扩孔模型。在研究井壁围岩应力了围岩质点位移规律和围岩内应力分布。图 (Technical Roadmap)路线图如图 1-1 所示。
9图 2-2 制作好的煤样Figure.2-2 The produced coal specimens本实验型煤制备过程中所使用的压力机为 10 吨 C 型液压机（如图 2-3），该液压机主要由千斤顶、液压刻度表盘等部件组成。其具体参数如表 2-2 所示压制模具为定制的空心圆柱体钢筒（如图 2-4），该钢筒由底座、钢芯、套模三部分组成，其具体参数如表 2-3 所示。
需将型煤煤样烘干后置于干燥箱中备用。构造煤筛分过程如图2-1 所示。压制成型的煤样如 2-2 所示。图 2-1 筛分构造煤Figure 2-1 Screening Tectonically Deformed Coal图 2-2 制作好的煤样Figure.2-2 The produced coal specimens本实验型煤制备过程中所使用的压力机为 10 吨 C 型液压机（如图 2-3），该液压机主要由千斤顶、液压刻度表盘等部件组成。其具体参数如表 2-2 所示。压制模具为定制的空心圆柱体钢筒（如图 2-4），该钢筒由底座、钢芯、套模三部分组成，其具体参数如表 2-3 所示。
【参考文献】
本文编号：2845523
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.11
【部分图文】：
该往复式可变径多级扩孔模拟装置可自动为多级扩孔模拟实验提供了试验仪器支持。破碎，不易开展实验，为模拟多级扩孔往复式钻具在计调配了与构造煤物理力学性质相似的模拟材料，并相似材料力学性质的影响。孔模拟试验与分析置于特制的模型箱中，利用应变片测量多级扩孔过程往复式多级扩孔钻进过程中对围岩变形的影响。FLAC3D数值模拟对钻孔变形特征开展研究级扩孔条件下井壁围岩的变形特征以及应力分布规软件，建立了多级扩孔模型。在研究井壁围岩应力了围岩质点位移规律和围岩内应力分布。图 (Technical Roadmap)路线图如图 1-1 所示。
9图 2-2 制作好的煤样Figure.2-2 The produced coal specimens本实验型煤制备过程中所使用的压力机为 10 吨 C 型液压机（如图 2-3），该液压机主要由千斤顶、液压刻度表盘等部件组成。其具体参数如表 2-2 所示压制模具为定制的空心圆柱体钢筒（如图 2-4），该钢筒由底座、钢芯、套模三部分组成，其具体参数如表 2-3 所示。
需将型煤煤样烘干后置于干燥箱中备用。构造煤筛分过程如图2-1 所示。压制成型的煤样如 2-2 所示。图 2-1 筛分构造煤Figure 2-1 Screening Tectonically Deformed Coal图 2-2 制作好的煤样Figure.2-2 The produced coal specimens本实验型煤制备过程中所使用的压力机为 10 吨 C 型液压机（如图 2-3），该液压机主要由千斤顶、液压刻度表盘等部件组成。其具体参数如表 2-2 所示。压制模具为定制的空心圆柱体钢筒（如图 2-4），该钢筒由底座、钢芯、套模三部分组成，其具体参数如表 2-3 所示。
【参考文献】
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本文编号：2845523
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