浸润煤岩力学特性试验及本构关系研究
发布时间：2021-07-24 11:45
在采矿工程中,煤层注水工艺和防水隔离煤柱留设均涉及水与煤岩的相互作用。本文以陕北某矿原煤为样本,开展浸润煤岩力学特性试验,确定浸润煤岩应力阈值点,构建浸润煤岩本构关系,全面分析水-岩作用对煤岩力学特性的影响,为煤炭安全、高效开采提供理论支持。主要研究内容如下:首先,通过对煤岩进行浸水试验和力学特性试验,获得了不同浸水时长下煤岩的应力-应变曲线及力学特性参数。煤岩饱和前,单轴压缩试验应力-应变曲线的压密、线弹性阶段随着浸水时长增加逐渐变陡;饱和后,其应力应变曲线的压密、线弹性阶段随谷浸水时长增加逐渐变缓。饱和前,所测煤岩的抗压强度、抗拉强度和弹性模量随浸水时长的增加而增大;饱和后,抗压强度、抗拉强度和弹性模量随浸水时长的增加而减小。其次,分别通过切线法、声发射法、应变测狀法确定浸润煤岩的应力阈值点,并讨论了各种方法的优劣性。结果表明:切线法可以快速获取应力阈值点的范围,但不能获得确定值;声发射法可以确定短期（15天内）浸润煤岩的应力阈值点,但不能准确确定浸水时长超过15天煤岩的应力阈值点;应变测量法确定应力阈值点所受主观因素影响较小,并可通过编程求解。最后,通过闭合应力阈值点将饱和煤岩的...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
图 2.1 原煤样品 图 2.2 钻孔取芯机图 2.3 岩石切割机 图 2.4 双端面磨石机2.2.3 试件筛选剔除夹矸、裂隙发育等外观存在缺陷的试件后，将剩余试件放置于干燥皿中干燥。待煤岩试件表面干燥后，按照国际岩石力学学会推荐以及我国煤岩力学试验规程要求，精选出符合煤岩力学试验规程要求的试件，单轴压缩试件Φ50 mm×100 mm，巴西劈裂试件Φ50 mm×50 mm。单轴压缩试件不同高度上直径误差≤0.03mm，两断面垂直试件轴线，最大偏差≤0.25°，并用白油漆在试件表面编号。
图 2.1 原煤样品 图 2.2 钻孔取芯机图 2.3 岩石切割机 图 2.4 双端面磨石机2.2.3 试件筛选剔除夹矸、裂隙发育等外观存在缺陷的试件后，将剩余试件放置于干燥皿中干燥。待煤岩试件表面干燥后，按照国际岩石力学学会推荐以及我国煤岩力学试验规程要求，精选出符合煤岩力学试验规程要求的试件，单轴压缩试件Φ50 mm×100 mm，巴西劈裂试件Φ50 mm×50 mm。单轴压缩试件不同高度上直径误差≤0.03mm，两断面垂直试件轴线，最大偏差≤0.25°，并用白油漆在试件表面编号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于应变能密度的非均质岩石损伤本构模型研究[J]. 文志杰,田雷,蒋宇静,左宇军,孟凡宝,董优,林观,杨涛,吕大炜. 岩石力学与工程学报. 2019(07)
[2]岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法[J]. 张超,曹文贵,徐赞,贺敏. 岩土力学. 2018(04)
[3]矿井巷道突(透)水蔓延模型研究及应用[J]. 武强,张小燕,赵颖旺,徐华,杜沅泽. 煤炭工程. 2018(02)
[4]脆性岩石微裂纹压密段本构模型研究[J]. 乔彤,章光,胡少华,赵顺利. 中国安全生产科学技术. 2017(10)
[5]考虑冻融效应的岩石损伤统计强度准则研究[J]. 张慧梅,彭川,杨更社,叶万军,申艳军,刘慧. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[6]含水率及孔隙率对松软煤体强度特征影响的试验研究[J]. 朱传奇,谢广祥,王磊,王传兵,侯俊领. 采矿与安全工程学报. 2017(03)
[7]页岩起裂应力和裂纹损伤应力的试验及理论[J]. 李存宝,谢和平,谢凌志. 煤炭学报. 2017(04)
[8]水岩作用下砂岩劣化损伤统计本构模型[J]. 邓华锋,胡安龙,李建林,张小景,胡玉,常德龙,朱敏. 岩土力学. 2017(03)
[9]基于声发射活动参数的岩石破裂过程应力阈值确定[J]. 赵兴东,徐继涛,姬祥,刘建坡. 东北大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]防水隔离煤柱结构分区及合理宽度确定[J]. 师维刚,张嘉凡,张慧梅,刘洋. 岩石力学与工程学报. 2017(05)
博士论文
[1]预制裂纹类岩石材料裂纹扩展规律及3D打印技术应用[D]. 刘华博.中国矿业大学(北京) 2018
硕士论文
[1]水岩作用对EGS地热储层孔渗特征的影响研究[D]. 吴永东.吉林大学 2016
[2]高温后砂岩与花岗岩力学和渗透性能的对比试验研究[D]. 张亚洲.华侨大学 2015
本文编号：3300590
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
图 2.1 原煤样品 图 2.2 钻孔取芯机图 2.3 岩石切割机 图 2.4 双端面磨石机2.2.3 试件筛选剔除夹矸、裂隙发育等外观存在缺陷的试件后，将剩余试件放置于干燥皿中干燥。待煤岩试件表面干燥后，按照国际岩石力学学会推荐以及我国煤岩力学试验规程要求，精选出符合煤岩力学试验规程要求的试件，单轴压缩试件Φ50 mm×100 mm，巴西劈裂试件Φ50 mm×50 mm。单轴压缩试件不同高度上直径误差≤0.03mm，两断面垂直试件轴线，最大偏差≤0.25°，并用白油漆在试件表面编号。
图 2.1 原煤样品 图 2.2 钻孔取芯机图 2.3 岩石切割机 图 2.4 双端面磨石机2.2.3 试件筛选剔除夹矸、裂隙发育等外观存在缺陷的试件后，将剩余试件放置于干燥皿中干燥。待煤岩试件表面干燥后，按照国际岩石力学学会推荐以及我国煤岩力学试验规程要求，精选出符合煤岩力学试验规程要求的试件，单轴压缩试件Φ50 mm×100 mm，巴西劈裂试件Φ50 mm×50 mm。单轴压缩试件不同高度上直径误差≤0.03mm，两断面垂直试件轴线，最大偏差≤0.25°，并用白油漆在试件表面编号。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于应变能密度的非均质岩石损伤本构模型研究[J]. 文志杰,田雷,蒋宇静,左宇军,孟凡宝,董优,林观,杨涛,吕大炜. 岩石力学与工程学报. 2019(07)
[2]岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法[J]. 张超,曹文贵,徐赞,贺敏. 岩土力学. 2018(04)
[3]矿井巷道突(透)水蔓延模型研究及应用[J]. 武强,张小燕,赵颖旺,徐华,杜沅泽. 煤炭工程. 2018(02)
[4]脆性岩石微裂纹压密段本构模型研究[J]. 乔彤,章光,胡少华,赵顺利. 中国安全生产科学技术. 2017(10)
[5]考虑冻融效应的岩石损伤统计强度准则研究[J]. 张慧梅,彭川,杨更社,叶万军,申艳军,刘慧. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[6]含水率及孔隙率对松软煤体强度特征影响的试验研究[J]. 朱传奇,谢广祥,王磊,王传兵,侯俊领. 采矿与安全工程学报. 2017(03)
[7]页岩起裂应力和裂纹损伤应力的试验及理论[J]. 李存宝,谢和平,谢凌志. 煤炭学报. 2017(04)
[8]水岩作用下砂岩劣化损伤统计本构模型[J]. 邓华锋,胡安龙,李建林,张小景,胡玉,常德龙,朱敏. 岩土力学. 2017(03)
[9]基于声发射活动参数的岩石破裂过程应力阈值确定[J]. 赵兴东,徐继涛,姬祥,刘建坡. 东北大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]防水隔离煤柱结构分区及合理宽度确定[J]. 师维刚,张嘉凡,张慧梅,刘洋. 岩石力学与工程学报. 2017(05)
博士论文
[1]预制裂纹类岩石材料裂纹扩展规律及3D打印技术应用[D]. 刘华博.中国矿业大学(北京) 2018
硕士论文
[1]水岩作用对EGS地热储层孔渗特征的影响研究[D]. 吴永东.吉林大学 2016
[2]高温后砂岩与花岗岩力学和渗透性能的对比试验研究[D]. 张亚洲.华侨大学 2015
本文编号：3300590
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