低温环境下膏体材料流动与力学特性实验研究

发布时间：2017-09-25 05:03

  本文关键词：低温环境下膏体材料流动与力学特性实验研究

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【摘要】：矿山开采正逐步向寒冷地区和冻土区域发展,这些地区的显著特点是其气温一般都在零度以下。在过去的三十年,国内外学者在膏体充填材料的流动特性和力学性能方面做了大量的研究,取得了很多有益成果。然而,前人的绝大部分研究都是在常温或者高温条件下进行的,膏体充填材料在低温环境下工程性能方面的研究涉及较少。本文以低温环境为研究背景,综合采用多种测试手段,围绕膏体的流动性、力学特性、大尺寸膏体充填体冻结特性以及含盐膏体流动与力学性能四个方面展开了系统的实验研究。主要取得了以下创新性成果:(1)测试得到了主要内部和外界因素影响下膏体材料屈服应力、强度和变形随时间的演化特征,综合采用压汞法孔隙度分析、热重分析、电动电位测试、电导率测试、孔隙液p H测试等多种辅助测试手段,揭示了不同因素的影响作用机理。(2)通过自行设计构建的大尺寸土柱装置,借助5TE集成传感器和直线位移传感器,对比分析了低温环境下膏体充填柱体的冻结特性,探讨了充填顺序和蒸发作用对膏体性能的影响,揭示了膏体在养护过程中其内部温度-水力-力学-化学(T-H-M-C)多场相互作用影响的过程,探明了低温环境下膏体性能的尺寸效应。(3)分析研究了低温环境下含盐膏体屈服应力和强度随时间演化规律,揭示了防冻盐的影响作用机理,得到了不同盐分浓度膏体变形特征,从定量角度揭示了盐分浓度与膏体初始屈服应力和强度,以及强度与初始弹性模量之间的关系。
【关键词】：低温环境 膏体 屈服应力 强度 应力-应变关系 含盐膏体 未冻含水量
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD853.34
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-22
• 变量与缩写注释表22-24
• 1 绪论24-30
• 1.1 研究背景与研究意义24-27
• 1.2 主要研究内容与目标27-28
• 1.3 研究方法与技术路线28-29
• 1.4 主要创新点29-30
• 2 文献综述30-44
• 2.1 引言30
• 2.2 膏体充填技术简介30-32
• 2.3 胶结料的水化32-35
• 2.4 膏体料浆的流变特性35-37
• 2.5 膏体材料的力学特性37-39
• 2.6 冻土与含盐冻土力学特性39-44
• 3 低温环境下膏体料浆屈服应力演变特征44-70
• 3.1 屈服应力测试原理与方法44-46
• 3.2 实验程序46-52
• 3.3 测试方法52-57
• 3.4 外界因素影响下屈服应力演化特征57-61
• 3.5 内部因素影响下屈服应力演化特征61-68
• 3.6 本章小结68-70
• 4 低温环境下膏体力学性能演化特征70-86
• 4.1 实验程序70-72
• 4.2 测试方法72-73
• 4.3 外界因素影响下力学特性演化特征73-77
• 4.4 内部因素影响下力学特性演化特征77-85
• 4.5 本章小结85-86
• 5 低温环境下膏体材料的冻结特性——土柱实验86-113
• 5.1 实验程序87-92
• 5.2 测试方法92-94
• 5.3 低温环境下膏体柱体物理特性94-103
• 5.4 低温环境下膏体柱体工程特性103-110
• 5.5 低温环境下膏体性能的尺寸效应110-111
• 5.6 本章小结111-113
• 6 低温环境下含盐膏体屈服应力和力学特性演化特征113-139
• 6.1 实验程序113-114
• 6.2 测试方法114-115
• 6.3 含盐膏体料浆屈服应力演化特性115-124
• 6.4 含盐膏体强度演化特征124-132
• 6.5 含盐膏体变形特性132-137
• 6.6 本章小结137-139
• 7 结论与展望139-144
• 7.1 主要研究结论139-142
• 7.2 未来研究展望142-144
• 参考文献144-159
• 作者简历159-162
• 学位论文数据集162

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本文编号：915492