胶结充填体蠕变特性及本构模型研究
发布时间:2021-04-27 18:19
充填采矿法由于资源回收率高,能有效防止围岩冒落和地表塌陷,符合绿色矿山建设要求,应用愈来愈广泛。胶结充填体在充填采矿法中承担支撑矿房的重要作用,而其破坏往往是长期荷载下产生的蠕变破坏,因此,亟需开展胶结充填体蠕变特性及本构模型研究,为胶结充填体稳定性控制提供理论依据。首先,对不同尺寸立方体试样开展单轴压缩试验,通过分析声发射参数与超声波波速变化规律,探讨不同尺寸胶结充填体基本力学特性和损伤演化规律,结果表明,充填体强度与破坏形式均存在尺寸效应,声发射与超声波参数也均表现出随尺寸而变化的规律。其次,根据胶结充填体尺寸效应研究,选出合适尺寸的充填体试样,进而开展胶结充填体蠕变特性研究。结合声发射监测,分析了不同应力水平下蠕变变形与破坏特征,发现胶结充填体的蠕变变性特征受应力水平影响,声发射特征与三阶段蠕变变形特征变化规律较一致;胶结充填体蠕变破坏程度较为平缓,以结构性失稳破坏为主。结合超声波测试技术,表明了胶结充填体在减速和稳定应力水平下,试样内部损伤较小;加速应力水平下,损伤快速扩大;胶结充填体蠕变破坏主要由损伤长期不断积累,最终导致整体结构性失稳。最后,考虑应力水平和损伤的影响,引入损...
【文章来源】:武汉科技大学湖北省
【文章页数】:82 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 问题提出与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 胶结充填体尺寸效应研究现状
1.2.2 胶结充填体蠕变变形与破坏特征研究现状
1.2.3 胶结充填体蠕变损伤特征研究现状
1.2.4 胶结充填体蠕变本构模型研究现状
1.2.5 声发射与超声波监测技术研究现状
1.3 存在的问题与不足
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究技术路线
第2章 胶结充填体尺寸效应研究
2.1 不同尺寸胶结充填体力学试验
2.1.1 试样尺寸的选择
2.1.2 材料的获取
2.1.3 试样的制备与养护
2.1.4 试验设备
2.1.5 试验加载方案
2.2 不同尺寸的胶结充填体强度与破坏特征
2.2.1 不同尺寸的胶结充填体强度特征
2.2.2 不同尺寸的胶结充填体破坏特征
2.3 不同尺寸的胶结充填体损伤特征
2.3.1 不同尺寸的胶结充填体声发射特征
2.3.2 不同尺寸的胶结充填体超声波波速损伤特征
2.4 胶结充填体强度与破坏影响因素分析
2.4.1 能量对充填体强度的影响
2.4.2 损伤对胶结充填体破坏形式的影响
2.5 本章小结
第3章 胶结充填体蠕变变形与破坏特征研究
3.1 胶结充填体蠕变声发射试验
3.1.1 试样尺寸的选择
3.1.2 材料的获取
3.1.3 试样制备
3.1.4 试验设备
3.1.5 试验方案
3.1.6 试验结果
3.2 胶结充填体蠕变变形特征
3.2.1 不同应力水平下蠕变应变特征
3.2.2 不同应力水平下蠕变声发射特征
3.3 胶结充填体蠕变破坏特征
3.3.1 宏观表壁破坏特征
3.3.2 细观声发射特征
3.4 本章小结
第4章 胶结充填体蠕变损伤特征与破坏机理研究
4.1 胶结充填体蠕变超声波试验
4.1.1 试样与设备
4.1.2 试验方案
4.1.3 试验结果
4.2 胶结充填体蠕变损伤特征
4.2.1 单轴压缩状态下胶结充填体蠕变损伤
4.2.2 分级蠕变状态下胶结充填体蠕变损伤
4.3 胶结充填体蠕变破坏机理
4.4 本章小结
第5章 胶结充填体蠕变本构模型研究
5.1 胶结充填体蠕变特性
5.2 改进的Burgers模型构建
5.2.1 引入新的黏性元件
5.2.2 引入损伤变量
5.3 基于改进Burgers模型的蠕变本构方程
5.4 模型参数的确定与验证
5.4.1 模型参数的确定
5.4.2 模型参数的验证
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】:
期刊论文
[1]劈裂荷载下的岩石声发射及微观破裂特性[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思,杨柳青. 工程科学学报. 2019(11)
[2]砂浆单轴抗压强度尺寸效应律研究[J]. 杨伟军,袁帅,杨春侠. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(11)
[3]双向荷载充填采场围岩声发射特性演化规律研究[J]. 王志国,宋家骏. 矿业研究与开发. 2019(10)
[4]大理岩特征应力的加载速率效应研究[J]. 朱俊,邓建辉,黄弈茗,刘涛,马元军. 哈尔滨工业大学学报. 2020(02)
[5]Mechanical properties and failure modes of stratified backfill under triaxial cyclic loading and unloading[J]. Wang Jie,Song Weidong,Cao Shuai,Tan Yuye. International Journal of Mining Science and Technology. 2019(05)
[6]胶结充填体波速-密度双参数强度预测模型研究[J]. 程爱平,董福松,张玉山,王平,戴顺意. 金属矿山. 2019(07)
[7]干耦合超声波测试技术及其岩石动静参量测试应用[J]. 刘洋,李远,乔兰,范大卫. 煤炭学报. 2019(05)
[8]单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松,曾文旭,李丹峰. 岩土力学. 2019(08)
[9]深地充填体断裂特性及裂纹扩展模式研究[J]. 徐文彬,曹培旺,程世康. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[10]胶结充填体超声波波速损伤演化试验[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松. 金属矿山. 2018(09)
博士论文
[1]金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究[D]. 马长年.中南大学 2011
本文编号:3163938
【文章来源】:武汉科技大学湖北省
【文章页数】:82 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 问题提出与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 胶结充填体尺寸效应研究现状
1.2.2 胶结充填体蠕变变形与破坏特征研究现状
1.2.3 胶结充填体蠕变损伤特征研究现状
1.2.4 胶结充填体蠕变本构模型研究现状
1.2.5 声发射与超声波监测技术研究现状
1.3 存在的问题与不足
1.4 研究内容及技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究技术路线
第2章 胶结充填体尺寸效应研究
2.1 不同尺寸胶结充填体力学试验
2.1.1 试样尺寸的选择
2.1.2 材料的获取
2.1.3 试样的制备与养护
2.1.4 试验设备
2.1.5 试验加载方案
2.2 不同尺寸的胶结充填体强度与破坏特征
2.2.1 不同尺寸的胶结充填体强度特征
2.2.2 不同尺寸的胶结充填体破坏特征
2.3 不同尺寸的胶结充填体损伤特征
2.3.1 不同尺寸的胶结充填体声发射特征
2.3.2 不同尺寸的胶结充填体超声波波速损伤特征
2.4 胶结充填体强度与破坏影响因素分析
2.4.1 能量对充填体强度的影响
2.4.2 损伤对胶结充填体破坏形式的影响
2.5 本章小结
第3章 胶结充填体蠕变变形与破坏特征研究
3.1 胶结充填体蠕变声发射试验
3.1.1 试样尺寸的选择
3.1.2 材料的获取
3.1.3 试样制备
3.1.4 试验设备
3.1.5 试验方案
3.1.6 试验结果
3.2 胶结充填体蠕变变形特征
3.2.1 不同应力水平下蠕变应变特征
3.2.2 不同应力水平下蠕变声发射特征
3.3 胶结充填体蠕变破坏特征
3.3.1 宏观表壁破坏特征
3.3.2 细观声发射特征
3.4 本章小结
第4章 胶结充填体蠕变损伤特征与破坏机理研究
4.1 胶结充填体蠕变超声波试验
4.1.1 试样与设备
4.1.2 试验方案
4.1.3 试验结果
4.2 胶结充填体蠕变损伤特征
4.2.1 单轴压缩状态下胶结充填体蠕变损伤
4.2.2 分级蠕变状态下胶结充填体蠕变损伤
4.3 胶结充填体蠕变破坏机理
4.4 本章小结
第5章 胶结充填体蠕变本构模型研究
5.1 胶结充填体蠕变特性
5.2 改进的Burgers模型构建
5.2.1 引入新的黏性元件
5.2.2 引入损伤变量
5.3 基于改进Burgers模型的蠕变本构方程
5.4 模型参数的确定与验证
5.4.1 模型参数的确定
5.4.2 模型参数的验证
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间取得的科研成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】:
期刊论文
[1]劈裂荷载下的岩石声发射及微观破裂特性[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思,杨柳青. 工程科学学报. 2019(11)
[2]砂浆单轴抗压强度尺寸效应律研究[J]. 杨伟军,袁帅,杨春侠. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(11)
[3]双向荷载充填采场围岩声发射特性演化规律研究[J]. 王志国,宋家骏. 矿业研究与开发. 2019(10)
[4]大理岩特征应力的加载速率效应研究[J]. 朱俊,邓建辉,黄弈茗,刘涛,马元军. 哈尔滨工业大学学报. 2020(02)
[5]Mechanical properties and failure modes of stratified backfill under triaxial cyclic loading and unloading[J]. Wang Jie,Song Weidong,Cao Shuai,Tan Yuye. International Journal of Mining Science and Technology. 2019(05)
[6]胶结充填体波速-密度双参数强度预测模型研究[J]. 程爱平,董福松,张玉山,王平,戴顺意. 金属矿山. 2019(07)
[7]干耦合超声波测试技术及其岩石动静参量测试应用[J]. 刘洋,李远,乔兰,范大卫. 煤炭学报. 2019(05)
[8]单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松,曾文旭,李丹峰. 岩土力学. 2019(08)
[9]深地充填体断裂特性及裂纹扩展模式研究[J]. 徐文彬,曹培旺,程世康. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[10]胶结充填体超声波波速损伤演化试验[J]. 程爱平,张玉山,戴顺意,董福松. 金属矿山. 2018(09)
博士论文
[1]金川二矿区下向分层采矿充填体力学行为及其作用的研究[D]. 马长年.中南大学 2011
本文编号:3163938
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