干湿循环及酸性水环境影响下煤样损伤特征研究
发布时间：2021-09-23 15:36
煤炭开采往往造成覆岩含水层破坏,地下水沿裂隙带转移,生态水位下降。特别是在我国西部干旱矿区,采动水资源的开发与利用具有重要战略意义。采空区地下水库技术是原位储存和利用煤矿采动水资源的有效方法,在其运行过程中,煤柱坝体受到水压及水质等因素的长期影响。本文通过实验室单轴压缩声发射试验和一系列表征测试,研究了煤样在反复浸水及水酸性环境影响下的强度弱化和变形规律,揭示水物理化学作用下煤样在不同应力阶段的裂隙发育规律和损伤演化特征,为煤柱坝体设计提供参考。主要研究成果如下:试样吸水过程分为含水率快速上升阶段（0-6h）、含水率缓慢上升阶段（6-24h）和含水率保持稳定阶段（24-48h）,饱和含水率与循环浸水次数呈对数函数上升关系。随着循环浸水次数增加,单轴抗压强度和弹性模量呈幂函数降低,峰值应变具有下降趋势,残余应力不明显。根据声发射计数和累计计数将破坏过程划分为压密、弹性、裂隙稳定发育、裂隙不稳定发育和峰后阶段,峰前各阶段应力阈值随循环浸水次数均呈幂函数降低,其与峰值应力的比值与循环次数呈二次函数关系。反复浸水弱化了试样刚度,使得峰前总能量和弹性应变能降低,分形维数D逐渐减小,试样破碎程度减...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下水库示意图
试验准
2试验方案设计112试验方案设计2Designofexperimentalscheme为探究干燥-饱和循环浸水与氢离子对煤样力学性质的影响，主要包括单轴压缩试验，以及超声波检测、电镜扫描、组分分析、声发射检测等多种辅助措施。通过查阅文献和积累的的试验经验，加工标准试样，在改进的浸水设备中研究试样吸水规律，为后续实验室测试准备试样。2.1试样制取（Samplepreparation）煤样取自内蒙古东胜煤田察哈素煤矿3-1煤层，该煤层部分采空区已建设为地下水库。根据《岩石物理力学性质试验规程》和国际岩石力学委员会的要求，将试样加工成50mm×50mm×100mm的标准立方体煤样共计50块，如图2-1所示。（a）恒温干燥箱中的试样（b）试样称重图2-1试验准备过程中的试样Figure2-1Specimenduringtestpreparation0246810121416182022240.00.51.01.52.02.53.0超声波波速/km/s试样编号（a）波速测试（b）部分波速结果图2-2干燥试样超声波波速测试及结果Figure2-2Ultrasonicwavevelocitytestandresultsofdrysamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]单轴压缩条件下大理岩破裂过程声发射频谱演化特征实验研究[J]. 王创业,常新科,刘沂琳,郭文彬. 岩土力学. 2020(S1)
[2]我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展[J]. 孙亚军,陈歌,徐智敏,袁慧卿,张玉卓,周丽洁,王鑫,张成行,郑洁铭. 煤炭学报. 2020(01)
[3]煤矿矿井水处理技术与利用现状[J]. 曹庆一,任文颖,陈思瑶,杨柳. 能源与环保. 2020(03)
[4]酸处理对页岩微观结构及力学性质的影响[J]. 卢聪,马莅,郭建春,肖森文,郑云川,尹丛彬. 天然气工业. 2019(10)
[5]煤岩三轴卸围压破坏声发射本征频谱特征试验研究[J]. 杨永杰,马德鹏,周岩. 采矿与安全工程学报. 2019(05)
[6]含水率对细粒长石岩屑砂岩蠕变特征影响试验研究[J]. 姚强岭,朱柳,黄庆享,杨朴,许铮. 采矿与安全工程学报. 2019(05)
[7]水化学溶液对灰岩力学特性的影响分析[J]. 马登辉,姚华彦,崔强,程世磊. 中国科技论文. 2019(08)
[8]保水采煤研究30年回顾与展望[J]. 范立民,马雄德,蒋泽泉,孙魁,冀瑞君. 煤炭科学技术. 2019(07)
[9]单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思. 岩土力学. 2019(S1)
[10]渗透压作用对灰岩孔隙结构演化规律影响的试验研究[J]. 宋战平,程昀,杨腾添,霍润科,王军保,刘新荣. 岩土力学. 2019(12)
博士论文
[1]干湿循环作用下砂岩的宏细观损伤演化及本构模型研究[D]. 王子娟.重庆大学 2016
[2]含煤地层水岩作用与矿井水环境效应[D]. 单耀.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]高温后岩石声发射b值特征研究[D]. 葛振龙.中国矿业大学 2019
[2]单轴压缩条件不同含水率红砂岩声发射特性试验研究[D]. 腾天野.江西理工大学 2019
本文编号：3405969
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地下水库示意图
试验准
2试验方案设计112试验方案设计2Designofexperimentalscheme为探究干燥-饱和循环浸水与氢离子对煤样力学性质的影响，主要包括单轴压缩试验，以及超声波检测、电镜扫描、组分分析、声发射检测等多种辅助措施。通过查阅文献和积累的的试验经验，加工标准试样，在改进的浸水设备中研究试样吸水规律，为后续实验室测试准备试样。2.1试样制取（Samplepreparation）煤样取自内蒙古东胜煤田察哈素煤矿3-1煤层，该煤层部分采空区已建设为地下水库。根据《岩石物理力学性质试验规程》和国际岩石力学委员会的要求，将试样加工成50mm×50mm×100mm的标准立方体煤样共计50块，如图2-1所示。（a）恒温干燥箱中的试样（b）试样称重图2-1试验准备过程中的试样Figure2-1Specimenduringtestpreparation0246810121416182022240.00.51.01.52.02.53.0超声波波速/km/s试样编号（a）波速测试（b）部分波速结果图2-2干燥试样超声波波速测试及结果Figure2-2Ultrasonicwavevelocitytestandresultsofdrysamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]单轴压缩条件下大理岩破裂过程声发射频谱演化特征实验研究[J]. 王创业,常新科,刘沂琳,郭文彬. 岩土力学. 2020(S1)
[2]我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展[J]. 孙亚军,陈歌,徐智敏,袁慧卿,张玉卓,周丽洁,王鑫,张成行,郑洁铭. 煤炭学报. 2020(01)
[3]煤矿矿井水处理技术与利用现状[J]. 曹庆一,任文颖,陈思瑶,杨柳. 能源与环保. 2020(03)
[4]酸处理对页岩微观结构及力学性质的影响[J]. 卢聪,马莅,郭建春,肖森文,郑云川,尹丛彬. 天然气工业. 2019(10)
[5]煤岩三轴卸围压破坏声发射本征频谱特征试验研究[J]. 杨永杰,马德鹏,周岩. 采矿与安全工程学报. 2019(05)
[6]含水率对细粒长石岩屑砂岩蠕变特征影响试验研究[J]. 姚强岭,朱柳,黄庆享,杨朴,许铮. 采矿与安全工程学报. 2019(05)
[7]水化学溶液对灰岩力学特性的影响分析[J]. 马登辉,姚华彦,崔强,程世磊. 中国科技论文. 2019(08)
[8]保水采煤研究30年回顾与展望[J]. 范立民,马雄德,蒋泽泉,孙魁,冀瑞君. 煤炭科学技术. 2019(07)
[9]单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 刘希灵,刘周,李夕兵,韩梦思. 岩土力学. 2019(S1)
[10]渗透压作用对灰岩孔隙结构演化规律影响的试验研究[J]. 宋战平,程昀,杨腾添,霍润科,王军保,刘新荣. 岩土力学. 2019(12)
博士论文
[1]干湿循环作用下砂岩的宏细观损伤演化及本构模型研究[D]. 王子娟.重庆大学 2016
[2]含煤地层水岩作用与矿井水环境效应[D]. 单耀.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]高温后岩石声发射b值特征研究[D]. 葛振龙.中国矿业大学 2019
[2]单轴压缩条件不同含水率红砂岩声发射特性试验研究[D]. 腾天野.江西理工大学 2019
本文编号：3405969
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