动载作用下煤岩组合体力学及损伤特性试验研究
发布时间：2020-12-25 13:18
煤炭是我国能源组成和消费结构中的重要组成部分,随着煤炭资源的不断开采,煤矿生产水平不断向深部转移,冲击地压和煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害发生的频度和强度也逐渐增加,这些灾害的发生实质上就是工程地质强烈扰动下“煤体-岩体”组合体系统发生整体破坏失稳的结果。但是目前国内外煤岩体力学特性研究主要是针对煤体或岩体在静动载作用下的力学特性研究,对动载作用下煤岩组合体的力学特性和破坏失稳则鲜有研究。因此,针对煤-岩组合体的破坏机制和力学行为进行系统研究对掌握煤矿动力灾害发生机理、预测技术和治理技术具有重要意义。基于此,本文采用理论分析、冲击动力实验、数值模拟、高速摄像技术、数字图像相关方法（DIC）等手段相结合,研究不同煤岩组合体在高应变率作用下的力学特性及损伤机制,对动载作用下的煤岩组合体的力学行为、损伤破坏和能量耗散等进行系统研究。本文试验所用煤样取自淮南矿业集团张集煤矿13-1煤,所用岩石试样取自同一煤层的顶、底板岩石,根据相似理论,按照试验标准要求加工组合体试件,研究内容和结果如下:（1）岩-煤-岩和煤-岩-煤组合体在动态力学试验中,子弹冲击速度和应变率之间以及与组合体动态抗压强度都存在较好...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１技术路线图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ａｎｄ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
？?层??图２－１原始应力场分布示意图??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｓｔｒｅｓｓ?ｆｉｅｌｄ?ｄｉｓｔｒｉｂ质的岩体且没有构造应力的作用，则原岩ｃｔ＝ｙＨ?）
煤矿动载的类型通过总结分析可归纳为三种类型：１类是振动波传播引起的动??载；ＩＩ类是岩层断裂、断层滑动移位等面力瞬间减小或者消失的瞬间载荷；ｍ类??是炸药爆炸在爆破中心的高压气体造成的冲击动载。如图２－２所示，煤层顶板岩??层的断裂会造成两种动载，一是顶板岩层的断裂面能量突然大量释放会产生矿震，??震动波传到煤体中或者支护结构位置造成Ｉ类动载；二是煤层顶板断裂后导致断裂??面应力减少或为零，将对煤体产生瞬间的动载荷，可能会产生ｎ类动载。ｎ类动载??和ｍ类动载的出现，在震动波的作用下会导致Ｉ类动载的产生。这三种动载类型与??静载组合都会导致诱发冲击地压的发生。很多情况下动载的类型并不能严格清晰??－１７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于散斑点数的松软型煤单轴压缩损伤演化研究[J]. 张天军,董晓刚,潘红宇,张磊. 煤炭科学技术. 2017(11)
[2]基于数字图像相关方法的巴西圆盘变形局部化分析[J]. 张巍,赵同彬,宋义敏,张泽,房凯. 山东科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]煤岩组合体破坏行为的能量非线性演化特征[J]. 陈岩,左建平,魏旭,宋洪强,孙运江. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[4]基于三维数字图像相关技术的脆性岩石破坏试验研究[J]. 马永尚,陈卫忠,杨典森,杨建平,龚哲. 岩土力学. 2017(01)
[5]真三轴应力条件下层状复合岩石破坏准则[J]. 尹光志,李星,鲁俊,宋真龙. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]不同围压作用下煤-岩组合体破坏行为及强度特征[J]. 左建平,陈岩,张俊文,王金涛,孙运江,姜广辉. 煤炭学报. 2016(11)
[7]不同煤岩组合体力学特性的数值模拟研究[J]. 付斌,周宗红,王友新,刘松,肖迎春. 南京理工大学学报. 2016(04)
[8]煤岩组合体分级循环加卸载力学特性的实验研究[J]. 朱卓慧,冯涛,宫凤强,叶洲元,喻智. 中南大学学报(自然科学版). 2016(07)
[9]组合煤岩体冲击倾向性及破坏特征的电荷规律试验研究[J]. 王岗,潘一山,肖晓春,吴迪,丁鑫,赵鑫. 中国安全科学学报. 2016(07)
[10]煤岩组合体冲击倾向性的RFPA2D数值模拟[J]. 付斌,周宗红,王友新,刘松,肖迎春. 煤矿机械. 2016(05)
博士论文
[1]含水煤样动静组合加载力学响应试验研究[D]. 王文.河南理工大学 2016
[2]冲击载荷下松软煤力学特性及对煤与瓦斯突出的影响[D]. 张文清.安徽理工大学 2015
硕士论文
[1]强动载荷连续多次冲击加载下的煤岩体力学特性研究[D]. 韩靖.安徽理工大学 2017
[2]采用DIC研究岩石—混凝土界面裂缝扩展过程[D]. 王娜.大连理工大学 2016
[3]煤岩组合体动力破坏规律实验研究[D]. 陈光波.黑龙江科技大学 2016
[4]基于数字图像技术对软、硬岩石中多裂纹起裂、扩展和连接机理的研究[D]. 刘非男.重庆大学 2016
[5]基于压缩试验与DIC的岩石脆性破坏特征与应用研究[D]. 张子祥.宁夏大学 2016
[6]潘谢煤田13-1煤层煤岩冲击动力学性能及本构关系的建立[D]. 戎立帆.安徽理工大学 2015
[7]冲击荷载作用下煤的动态力学性能及微观孔隙结构特征研究[D]. 王栋.河南理工大学 2015
[8]基于DIC方法的单轴压缩湿砂样主应变轴偏转规律实验研究[D]. 顾路.辽宁工程技术大学 2015
[9]煤在冲击载荷下的动态力学特性试验研究[D]. 刘文震.安徽理工大学 2011
[10]岩石高温冲击压缩试验的加温技术研究[D]. 许文君.安徽理工大学 2010
本文编号：2937727
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：177 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１技术路线图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ａｎｄ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
？?层??图２－１原始应力场分布示意图??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｓｔｒｅｓｓ?ｆｉｅｌｄ?ｄｉｓｔｒｉｂ质的岩体且没有构造应力的作用，则原岩ｃｔ＝ｙＨ?）
煤矿动载的类型通过总结分析可归纳为三种类型：１类是振动波传播引起的动??载；ＩＩ类是岩层断裂、断层滑动移位等面力瞬间减小或者消失的瞬间载荷；ｍ类??是炸药爆炸在爆破中心的高压气体造成的冲击动载。如图２－２所示，煤层顶板岩??层的断裂会造成两种动载，一是顶板岩层的断裂面能量突然大量释放会产生矿震，??震动波传到煤体中或者支护结构位置造成Ｉ类动载；二是煤层顶板断裂后导致断裂??面应力减少或为零，将对煤体产生瞬间的动载荷，可能会产生ｎ类动载。ｎ类动载??和ｍ类动载的出现，在震动波的作用下会导致Ｉ类动载的产生。这三种动载类型与??静载组合都会导致诱发冲击地压的发生。很多情况下动载的类型并不能严格清晰??－１７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于散斑点数的松软型煤单轴压缩损伤演化研究[J]. 张天军,董晓刚,潘红宇,张磊. 煤炭科学技术. 2017(11)
[2]基于数字图像相关方法的巴西圆盘变形局部化分析[J]. 张巍,赵同彬,宋义敏,张泽,房凯. 山东科技大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]煤岩组合体破坏行为的能量非线性演化特征[J]. 陈岩,左建平,魏旭,宋洪强,孙运江. 地下空间与工程学报. 2017(01)
[4]基于三维数字图像相关技术的脆性岩石破坏试验研究[J]. 马永尚,陈卫忠,杨典森,杨建平,龚哲. 岩土力学. 2017(01)
[5]真三轴应力条件下层状复合岩石破坏准则[J]. 尹光志,李星,鲁俊,宋真龙. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[6]不同围压作用下煤-岩组合体破坏行为及强度特征[J]. 左建平,陈岩,张俊文,王金涛,孙运江,姜广辉. 煤炭学报. 2016(11)
[7]不同煤岩组合体力学特性的数值模拟研究[J]. 付斌,周宗红,王友新,刘松,肖迎春. 南京理工大学学报. 2016(04)
[8]煤岩组合体分级循环加卸载力学特性的实验研究[J]. 朱卓慧,冯涛,宫凤强,叶洲元,喻智. 中南大学学报(自然科学版). 2016(07)
[9]组合煤岩体冲击倾向性及破坏特征的电荷规律试验研究[J]. 王岗,潘一山,肖晓春,吴迪,丁鑫,赵鑫. 中国安全科学学报. 2016(07)
[10]煤岩组合体冲击倾向性的RFPA2D数值模拟[J]. 付斌,周宗红,王友新,刘松,肖迎春. 煤矿机械. 2016(05)
博士论文
[1]含水煤样动静组合加载力学响应试验研究[D]. 王文.河南理工大学 2016
[2]冲击载荷下松软煤力学特性及对煤与瓦斯突出的影响[D]. 张文清.安徽理工大学 2015
硕士论文
[1]强动载荷连续多次冲击加载下的煤岩体力学特性研究[D]. 韩靖.安徽理工大学 2017
[2]采用DIC研究岩石—混凝土界面裂缝扩展过程[D]. 王娜.大连理工大学 2016
[3]煤岩组合体动力破坏规律实验研究[D]. 陈光波.黑龙江科技大学 2016
[4]基于数字图像技术对软、硬岩石中多裂纹起裂、扩展和连接机理的研究[D]. 刘非男.重庆大学 2016
[5]基于压缩试验与DIC的岩石脆性破坏特征与应用研究[D]. 张子祥.宁夏大学 2016
[6]潘谢煤田13-1煤层煤岩冲击动力学性能及本构关系的建立[D]. 戎立帆.安徽理工大学 2015
[7]冲击荷载作用下煤的动态力学性能及微观孔隙结构特征研究[D]. 王栋.河南理工大学 2015
[8]基于DIC方法的单轴压缩湿砂样主应变轴偏转规律实验研究[D]. 顾路.辽宁工程技术大学 2015
[9]煤在冲击载荷下的动态力学特性试验研究[D]. 刘文震.安徽理工大学 2011
[10]岩石高温冲击压缩试验的加温技术研究[D]. 许文君.安徽理工大学 2010
本文编号：2937727
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