磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究

发布时间：2017-09-10 03:10

  本文关键词：磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究

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【摘要】：目前大多关于岩石的力学研究都是在宏观尺度下进行的,岩石是多尺度材料,外部荷载作用使得岩石宏观断裂乃至破坏是由于岩石微观裂纹萌生、发育、贯通所引起的。所以对岩石微观裂纹进行研究,对岩石宏观力学性质的理解和研究有十分重要的的意义。岩石细观力学试验从岩石损伤理论出发,以晶界为观察尺度,构建试验方法,解决试验取样、制样、设备、试验程序等问题。试验采用扫描电镜作为观测工具,以贵州开磷集团马路坪矿,湖北兴发集团瓦屋磷矿磷块岩作为试验对象进行试验观察,获得大量岩石细观结构图片。在对磷块岩细观结构有一定了解的基础上,对加工成型符合岩石力学试验标准的试样进行岩石单轴试验和三轴试验,得到岩石裂纹宏观破坏图片资料及岩石力学参数,将受力破坏后的试样取开裂处岩片再次进行电镜扫描观测,观察晶界裂纹及其走向。综合以上试验结果,由微观结构推测其晶界破坏弱面,再对宏观力学试验进行分析解释,最后由破坏试件开裂电镜扫面结果印证该推测。该试验得出的结论是,完整度高的磷块岩单轴和三轴强度高;方解石和胶磷矿的组合胶结较差,岩石本身裂隙丰富且发育,岩石完整性差,强度较低;颗粒形态及颗粒间的胶结程度对磷块岩宏观力学的影响十分显著,磷块岩受力压缩,几种晶界弱面中最先遭到破坏的是胶磷矿与白云石的接触晶界,两种晶粒大小相差悬殊,难以获得较好的胶结程度,受到力的压缩,接触晶界间的孔洞延展发育,形成微裂纹在力的作用下沿晶界扩展。磷块岩晶界受力开裂破坏规律试验研究对磷块岩地下开采具有重要的工程实践价值,能够根据研究所得到晶界弱面判断岩层的性质,可以改变爆破时的布控可能实现降低单耗的目标;支护上,需要避开易产生裂纹的岩层来调整锚杆的长度达到更安全的井下环境。磷块岩的微观力学行为的研究对磷块岩力学研究找到一个新的方法和手段,并且具有十分重大的理论和工程价值。
【关键词】：磷块岩 微观结构 晶界 裂纹扩展 试验研究
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 前言10-22
• 1.1 概述10-13
• 1.1.1 世界磷块岩资源分布10
• 1.1.2 我国磷块岩资源分布及特点10-11
• 1.1.3 磷块岩开采现状11-13
• 1.2 国内外晶界裂纹相关研究13-18
• 1.3 研究目的及预期目标18-21
• 1.3.1 研究目的19-20
• 1.3.2 预期目标20
• 1.3.3 研究思路20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第2章 晶界破坏机理22-30
• 2.1 晶界尺度研究的意义22-23
• 2.2 晶界力学相关研究23-26
• 2.3 岩石晶界破坏机理26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 磷块岩及试样工程地质背景30-38
• 3.1 磷块岩微观结构30-32
• 3.2 磷块岩宏观力学特征32-35
• 3.3 试样工程地质背景35-37
• 3.3.1 马路坪矿35
• 3.3.2 瓦屋磷矿35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 试验设备及方法38-54
• 4.1 试样加工设备及方法38-41
• 4.2 晶界尺度研究方法41-48
• 4.2.1 电镜扫描法42-43
• 4.2.2 红外检测法43-44
• 4.2.3 CT法44
• 4.2.4 光学电子显微镜44-46
• 4.2.5 微观试验及设备46-48
• 4.3 岩石单轴试验仪48-49
• 4.4 岩石三轴试验49-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 试验结果分析54-82
• 5.1 试样准备54-57
• 5.2 磷块岩微观结构试验57-63
• 5.3 磷块岩宏观破坏规律研究63-74
• 5.3.1 磷块岩三轴试验63-66
• 5.3.2 磷块岩单轴破坏66-71
• 5.3.3 磷块岩破坏理论分析71-74
• 5.4 磷块岩晶界破坏分析74-80
• 5.4.1 磷块岩晶界SEM分析研究74-78
• 5.4.2 磷块岩晶界起裂规律分析78-80
• 5.5 本章小结80-82
• 第6章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-90
• 攻读硕士期间已发表的论文90-92
• 致谢92

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本文编号：824377