动静荷载下分级尾砂胶结充填体力学特性试验研究
发布时间：2022-08-02 13:36
随着近年来矿山开采深度不断加大,导致空区坍塌、巷道变形失稳等矿区事故发生概率增加,尾砂充填日益成为最流行的复合集料充填方法之一,该法不仅可以有效限制地压活动,而且有利于矿区尾砂处理和环境保护,但充填体破坏问题同样威胁着矿山生产安全,深部充填体受地下静态压力和爆破、地震等动态影响,研究充填体破坏因素势在必行。因此本文主要以影响充填体性能的养护龄期和灰砂比作为变量,分别研究静态和动态下充填体力学特性变化规律,主要结论如下:（1）单轴压缩状态下,养护龄期增加,充填体强度增大,前期大致接近线性增长,28天时增长趋势逐渐平缓;灰砂比增大（1:8、1:6至1:4）,整体表现出先快后慢增长趋势;灰砂比1:6时,充填体强度增长相对最高,龄期越大充填体受灰砂比影响越大,强度增长主要发生在养护后期,在实际生产中应该注意前期充填体保护,避免爆破事件对充填体造成破坏;充填体弹性模量随着灰砂比增大而增大,且速率逐渐上升,弹模在养护龄期从3天增长到7天时变化较大,增长至7天和14天时弹模则比较接近,28天时,增长速率再次变大,增长趋势与强度大致相同;通过应变等价原理等理论,推导出损伤本构方程,得出相同灰砂比,随着...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 课题研究的意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 充填体单轴压缩研究现状
1.3.2 充填体动态冲击力学特性研究现状
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究技术路线流程图
第二章 一维静载条件下充填体力学性能分析
2.1 实验材料及方案
2.1.1 实验材料及设备
2.1.2 实验方案
2.1.3 实验步骤
2.2 试件波速与完整性
2.2.1 试验设备及操作过程
2.2.2 纵波波速与充填体完整性关系
2.2.3 试验结果分析
2.3 单轴压缩试验
2.3.1 试验装置及试验原理
2.3.2 试验步骤
2.3.3 单轴压缩过程力学特征分析
2.4 实验数据结果及分析
2.4.1 静载下充填体应力-应变曲线变化规律
2.4.2 静载下充填体强度变化规律
2.4.3 静载下充填体弹性模量变化规律
2.5 充填体本构模型及损伤演化过程
2.5.1 充填体本构模型建立
2.5.2 充填体损伤的演化过程
2.5.3 试验数据及结果分析
2.6 本章小结
第三章 动载冲击速率对充填体力学性能影响规律研究
3.1 实验内容及目的
3.1.1 仪器介绍
3.2 试验过程及结果
3.2.1 试验步骤
3.2.2 SHPB动载单轴力学特性分析
3.2.3 试验数据及应力-应变曲线
3.3 试验结果分析
3.3.1 不同龄期充填体动静载强度受应变率变化的影响
3.3.2 充填体动态强度受应变率变化的影响
3.3.3 动态强度提高因子受应变率变化的影响
3.3.4 养护龄期对动态因子线性系数的影响
3.3.5 充填体吸收能受应变率变化的影响
3.4 小结
第四章 循环冲击下充填体力学性能研究
4.1 实验准备及过程
4.1.1 试验准备
4.1.2 试验过程及结果
4.2 循环冲击荷载下充填体应力-应变曲线特征
4.3 循环冲击荷载下充填体强度变化特性
4.4 入射能对冲击次数的影响
4.5 循环冲击荷载下充填体动态变形特性及破坏规律分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]采空区充填体强度分布规律试验研究[J]. 邱华富,刘浪,孙伟博,张小艳. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[2]冲击荷载作用下胶结充填体的力学特性研究[J]. 朱鹏瑞,宋卫东,徐琳慧,汪杰,万飞. 振动与冲击. 2018(12)
[3]物料配比对胶结充填体强度的影响研究[J]. 王伟男. 矿业研究与开发. 2018(03)
[4]高应变率下灰砂比对全尾胶结充填体力学性能影响[J]. 杨伟,陶明,李夕兵,李国平. 东北大学学报(自然科学版). 2017(11)
[5]干燥及饱水充填体的动载破坏特性研究[J]. 侯永强,张耀平,王磊,邹雄刚. 化工矿物与加工. 2017(07)
[6]不同配合比下尾砂充填体的动载冲击破坏研究[J]. 王俊程,付玉华,侯永强,杨明山,张吉勇. 矿业研究与开发. 2017(03)
[7]基于Weibull分布的充填体单轴压缩损伤模型研究[J]. 赵树果,苏东良,吴文瑞,张亚伦. 中国矿业. 2017(02)
[8]连续级配废石胶结充填体强度及变形特性试验研究[J]. 吴疆宇,冯梅梅,郁邦永,陈占清,茅献彪,韩观胜. 岩土力学. 2017(01)
[9]不同冲击速度下充填体破坏规律数值模拟研究[J]. 张云鹏,杨曦,陈超. 化工矿物与加工. 2016(07)
[10]空场采矿法转崩落采矿法过渡过程中主要结构参数确定[J]. 高庆伟,赵丽军,孙嘉,王成财. 黄金. 2016(01)
博士论文
[1]胶结充填体结构与动力学特性研究及应用[D]. 曹帅.北京科技大学 2017
[2]冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D]. 洪亮.中南大学 2008
[3]动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D]. 左宇军.中南大学 2005
硕士论文
[1]单轴压缩条件下尾砂胶结充填体损伤破坏过程的比能特征研究[D]. 吴恩桥.武汉科技大学 2018
[2]不同龄期尾砂胶结充填体单轴压缩破坏的声发射及断口分形特征[D]. 刘永涛.武汉科技大学 2018
[3]掺早强剂全尾砂胶结充填体的动静态力学特性试验[D]. 李雪珍.江西理工大学 2017
[4]尾砂胶结充填体单轴压缩损伤及次声特性研究[D]. 罗涛.江西理工大学 2016
[5]不同粒级充填体单轴压缩条件下力学性能及声发射特性研究[D]. 余乐兴.江西理工大学 2015
[6]单轴压缩条件下岩石及充填体特性对比分析[D]. 黄志辉.江西理工大学 2014
[7]凡口铅锌矿顶底柱残矿回采充填假顶结构参数研究与应用[D]. 罗佳.中南大学 2014
[8]沉积岩矿井下采场深孔爆破参数优化与数值模拟研究[D]. 胡勇辉.江西理工大学 2014
[9]尾砂胶结充填体声发射特性试验研究[D]. 胡京涛.江西理工大学 2011
本文编号：3668623
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 课题研究的意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 充填体单轴压缩研究现状
1.3.2 充填体动态冲击力学特性研究现状
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究技术路线流程图
第二章 一维静载条件下充填体力学性能分析
2.1 实验材料及方案
2.1.1 实验材料及设备
2.1.2 实验方案
2.1.3 实验步骤
2.2 试件波速与完整性
2.2.1 试验设备及操作过程
2.2.2 纵波波速与充填体完整性关系
2.2.3 试验结果分析
2.3 单轴压缩试验
2.3.1 试验装置及试验原理
2.3.2 试验步骤
2.3.3 单轴压缩过程力学特征分析
2.4 实验数据结果及分析
2.4.1 静载下充填体应力-应变曲线变化规律
2.4.2 静载下充填体强度变化规律
2.4.3 静载下充填体弹性模量变化规律
2.5 充填体本构模型及损伤演化过程
2.5.1 充填体本构模型建立
2.5.2 充填体损伤的演化过程
2.5.3 试验数据及结果分析
2.6 本章小结
第三章 动载冲击速率对充填体力学性能影响规律研究
3.1 实验内容及目的
3.1.1 仪器介绍
3.2 试验过程及结果
3.2.1 试验步骤
3.2.2 SHPB动载单轴力学特性分析
3.2.3 试验数据及应力-应变曲线
3.3 试验结果分析
3.3.1 不同龄期充填体动静载强度受应变率变化的影响
3.3.2 充填体动态强度受应变率变化的影响
3.3.3 动态强度提高因子受应变率变化的影响
3.3.4 养护龄期对动态因子线性系数的影响
3.3.5 充填体吸收能受应变率变化的影响
3.4 小结
第四章 循环冲击下充填体力学性能研究
4.1 实验准备及过程
4.1.1 试验准备
4.1.2 试验过程及结果
4.2 循环冲击荷载下充填体应力-应变曲线特征
4.3 循环冲击荷载下充填体强度变化特性
4.4 入射能对冲击次数的影响
4.5 循环冲击荷载下充填体动态变形特性及破坏规律分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]采空区充填体强度分布规律试验研究[J]. 邱华富,刘浪,孙伟博,张小艳. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[2]冲击荷载作用下胶结充填体的力学特性研究[J]. 朱鹏瑞,宋卫东,徐琳慧,汪杰,万飞. 振动与冲击. 2018(12)
[3]物料配比对胶结充填体强度的影响研究[J]. 王伟男. 矿业研究与开发. 2018(03)
[4]高应变率下灰砂比对全尾胶结充填体力学性能影响[J]. 杨伟,陶明,李夕兵,李国平. 东北大学学报(自然科学版). 2017(11)
[5]干燥及饱水充填体的动载破坏特性研究[J]. 侯永强,张耀平,王磊,邹雄刚. 化工矿物与加工. 2017(07)
[6]不同配合比下尾砂充填体的动载冲击破坏研究[J]. 王俊程,付玉华,侯永强,杨明山,张吉勇. 矿业研究与开发. 2017(03)
[7]基于Weibull分布的充填体单轴压缩损伤模型研究[J]. 赵树果,苏东良,吴文瑞,张亚伦. 中国矿业. 2017(02)
[8]连续级配废石胶结充填体强度及变形特性试验研究[J]. 吴疆宇,冯梅梅,郁邦永,陈占清,茅献彪,韩观胜. 岩土力学. 2017(01)
[9]不同冲击速度下充填体破坏规律数值模拟研究[J]. 张云鹏,杨曦,陈超. 化工矿物与加工. 2016(07)
[10]空场采矿法转崩落采矿法过渡过程中主要结构参数确定[J]. 高庆伟,赵丽军,孙嘉,王成财. 黄金. 2016(01)
博士论文
[1]胶结充填体结构与动力学特性研究及应用[D]. 曹帅.北京科技大学 2017
[2]冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D]. 洪亮.中南大学 2008
[3]动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D]. 左宇军.中南大学 2005
硕士论文
[1]单轴压缩条件下尾砂胶结充填体损伤破坏过程的比能特征研究[D]. 吴恩桥.武汉科技大学 2018
[2]不同龄期尾砂胶结充填体单轴压缩破坏的声发射及断口分形特征[D]. 刘永涛.武汉科技大学 2018
[3]掺早强剂全尾砂胶结充填体的动静态力学特性试验[D]. 李雪珍.江西理工大学 2017
[4]尾砂胶结充填体单轴压缩损伤及次声特性研究[D]. 罗涛.江西理工大学 2016
[5]不同粒级充填体单轴压缩条件下力学性能及声发射特性研究[D]. 余乐兴.江西理工大学 2015
[6]单轴压缩条件下岩石及充填体特性对比分析[D]. 黄志辉.江西理工大学 2014
[7]凡口铅锌矿顶底柱残矿回采充填假顶结构参数研究与应用[D]. 罗佳.中南大学 2014
[8]沉积岩矿井下采场深孔爆破参数优化与数值模拟研究[D]. 胡勇辉.江西理工大学 2014
[9]尾砂胶结充填体声发射特性试验研究[D]. 胡京涛.江西理工大学 2011
本文编号：3668623
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