西部白垩系饱和冻结砂岩蠕变损伤力学特性研究
发布时间：2021-11-22 20:33
随着国家能源战略不断向西部地区转移,许多大型矿井正在建设,冻结法是煤矿立井施工穿越强度低、胶结差的富水白垩系地层的有效施工方法。与此同时在复杂条件下的冻结砂岩蠕变问题日益突出,蠕变力学性质直接影响工程稳定性。开展饱和冻结砂岩蠕变特性的研究,对于准确预测和有效控制岩体工程的长期安全稳定有重要的理论研究价值和工程实际意义。论文选取西部典型白垩系饱和中粒砂岩和粗粒砂岩为研究对象,采用理论分析和室内试验相结合的方法,研究了西部白垩系饱和冻结砂岩蠕变损伤力学特性,研究成果将对西部白垩系地层冻结法工程施工、设计提供必要的理论依据。开展了白垩系饱和中粒砂岩和粗粒砂岩物理参数测定,同时进行不同冻结温度条件下热参数的测试,研究不同粒径砂岩热参数的差异性,全面分析岩性和冻结温度对白垩系砂岩热参数性质的影响。宏观上两种砂岩的含水率较高,内部孔隙度大,造成水稳定性差;微观上颗粒表面包裹着亲水性很强的黏土矿物,遇水易分散、产生泥化现象。研究了不同冻结温度下砂岩的瞬时力学特性。进行了饱和状态中粒砂岩和粗粒砂岩在不同冻结温度条件的单轴和三轴压缩力学特性试验。分析了不同岩性和不同冻结温度下饱和砂岩力学特性与破坏规律。...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
弱胶结软岩的风化演变过程
现场取芯及室内加工岩样制备过程
西安科技大学博士学位论文182.1（c），由于水刀无法保证平整度，故而需要预留一定的富余长度，切割长度按照50mm和150mm切割，随后将筛选样本进行打包，运送到岩石室内加工实验室，如图2.1（d）。试样的精细加工需要使用SCM200双端面磨平机，将一次加工长度为50mm和150mm的岩样，打磨成20mm和100mm的标准岩样，打磨过程中进行不间断测量，要求两端面不平行度误差≤0.005mm，端面不平整度误差≤0.02mm，如图2.1（e）所示。岩样加工经历现场取芯、切割，室内打磨等几道工序后，完成国际岩石力学学会规定的岩石物理试验和力学试验的标准圆柱岩样Φ50mm×100mm，并且满足高径比2.0~2.5的规定，其中Φ50mm×20mm圆柱体主要是考虑进行热物理参数时Hot-Disk热常数分析仪探头探测深度的要求而确定的，将加工好的标准样本进行包装备用，如图2.1（f）。2.1.3岩样声波筛选为了减小岩石样本的离散型对试验结果的造成误差，对加工好的标准岩样全部进行声波测试，其中声波测试采用UTA–2000A超声波检测分析仪，传感器频率为35kHz，采样频率为10MHz，时间精度为0.1μs，传感器与试样之间用凡士林切合，随后对砂岩进行超声波测试。（a）中粒砂岩声波测试（b）粗粒砂岩声波测试（c）Φ50mm×20mm（d）Φ50mm×100mm图2.2部分砂岩声波测试及岩样筛选
【参考文献】：
期刊论文
[1]高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度研究[J]. 刘新喜,李盛南,周炎明,李玉,王玮玮. 岩石力学与工程学报. 2020(01)
[2]低温环境下红砂岩蠕变特性及其模型[J]. 宋勇军,张磊涛,任建喜,陈佳星,车永新,杨慧敏,毕冉. 煤炭学报. 2020(08)
[3]冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究[J]. 宋勇军,杨慧敏,张磊涛,任建喜. 岩土力学. 2019(S1)
[4]人工冻结黏土广义开尔文蠕变本构模型模糊随机优化[J]. 姚亚锋,程桦,荣传新,张楠,林键. 煤田地质与勘探. 2019(02)
[5]冻结饱和砂岩三轴压缩力学特性及强度预测模型研究[J]. 杨更社,魏尧,申艳军,王磊,刘慧,董西好,李晓晋. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[6]单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验及THM耦合冻胀模型[J]. 吕志涛,夏才初,李强,王岳嵩. 岩土工程学报. 2019(08)
[7]冻结层状红砂岩三轴蠕变特性及本构模型研究[J]. 单仁亮,白瑶,孙鹏飞,隋顺猛,黄一霖,陈锦乐. 中国矿业大学学报. 2019(01)
[8]饱和度对泥质粉砂岩冻结力学性质的影响[J]. 訾凡,杨更社,贾海梁. 冰川冻土. 2018(04)
[9]冻结褐色泥岩非线性加速蠕变西原模型优化[J]. 刘晓燕,刘路路,闫坤伐. 长江科学院院报. 2017(12)
[10]低温冻结条件下板岩破坏类型及单轴抗压强度试验研究[J]. 傅鹤林,张加兵,伍毅敏,黄震,史越,王成洋. 中南大学学报(自然科学版). 2017(11)
博士论文
[1]巴东组泥岩蠕变力学特性及边坡变形与支护的时效性研究[D]. 王闫超.中国地质大学 2018
[2]极弱胶结岩体结构与力学特性及本构模型研究[D]. 孟庆彬.中国矿业大学 2014
[3]岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D]. 杨圣奇.河海大学 2006
硕士论文
[1]基于微细观力学的砂质泥岩蠕变破坏机理研究[D]. 陈伟强.中国矿业大学 2019
[2]弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护优化研究[D]. 孔令辉.山东科技大学 2011
本文编号：3512397
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
弱胶结软岩的风化演变过程
现场取芯及室内加工岩样制备过程
西安科技大学博士学位论文182.1（c），由于水刀无法保证平整度，故而需要预留一定的富余长度，切割长度按照50mm和150mm切割，随后将筛选样本进行打包，运送到岩石室内加工实验室，如图2.1（d）。试样的精细加工需要使用SCM200双端面磨平机，将一次加工长度为50mm和150mm的岩样，打磨成20mm和100mm的标准岩样，打磨过程中进行不间断测量，要求两端面不平行度误差≤0.005mm，端面不平整度误差≤0.02mm，如图2.1（e）所示。岩样加工经历现场取芯、切割，室内打磨等几道工序后，完成国际岩石力学学会规定的岩石物理试验和力学试验的标准圆柱岩样Φ50mm×100mm，并且满足高径比2.0~2.5的规定，其中Φ50mm×20mm圆柱体主要是考虑进行热物理参数时Hot-Disk热常数分析仪探头探测深度的要求而确定的，将加工好的标准样本进行包装备用，如图2.1（f）。2.1.3岩样声波筛选为了减小岩石样本的离散型对试验结果的造成误差，对加工好的标准岩样全部进行声波测试，其中声波测试采用UTA–2000A超声波检测分析仪，传感器频率为35kHz，采样频率为10MHz，时间精度为0.1μs，传感器与试样之间用凡士林切合，随后对砂岩进行超声波测试。（a）中粒砂岩声波测试（b）粗粒砂岩声波测试（c）Φ50mm×20mm（d）Φ50mm×100mm图2.2部分砂岩声波测试及岩样筛选
【参考文献】：
期刊论文
[1]高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度研究[J]. 刘新喜,李盛南,周炎明,李玉,王玮玮. 岩石力学与工程学报. 2020(01)
[2]低温环境下红砂岩蠕变特性及其模型[J]. 宋勇军,张磊涛,任建喜,陈佳星,车永新,杨慧敏,毕冉. 煤炭学报. 2020(08)
[3]冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究[J]. 宋勇军,杨慧敏,张磊涛,任建喜. 岩土力学. 2019(S1)
[4]人工冻结黏土广义开尔文蠕变本构模型模糊随机优化[J]. 姚亚锋,程桦,荣传新,张楠,林键. 煤田地质与勘探. 2019(02)
[5]冻结饱和砂岩三轴压缩力学特性及强度预测模型研究[J]. 杨更社,魏尧,申艳军,王磊,刘慧,董西好,李晓晋. 岩石力学与工程学报. 2019(04)
[6]单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验及THM耦合冻胀模型[J]. 吕志涛,夏才初,李强,王岳嵩. 岩土工程学报. 2019(08)
[7]冻结层状红砂岩三轴蠕变特性及本构模型研究[J]. 单仁亮,白瑶,孙鹏飞,隋顺猛,黄一霖,陈锦乐. 中国矿业大学学报. 2019(01)
[8]饱和度对泥质粉砂岩冻结力学性质的影响[J]. 訾凡,杨更社,贾海梁. 冰川冻土. 2018(04)
[9]冻结褐色泥岩非线性加速蠕变西原模型优化[J]. 刘晓燕,刘路路,闫坤伐. 长江科学院院报. 2017(12)
[10]低温冻结条件下板岩破坏类型及单轴抗压强度试验研究[J]. 傅鹤林,张加兵,伍毅敏,黄震,史越,王成洋. 中南大学学报(自然科学版). 2017(11)
博士论文
[1]巴东组泥岩蠕变力学特性及边坡变形与支护的时效性研究[D]. 王闫超.中国地质大学 2018
[2]极弱胶结岩体结构与力学特性及本构模型研究[D]. 孟庆彬.中国矿业大学 2014
[3]岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D]. 杨圣奇.河海大学 2006
硕士论文
[1]基于微细观力学的砂质泥岩蠕变破坏机理研究[D]. 陈伟强.中国矿业大学 2019
[2]弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护优化研究[D]. 孔令辉.山东科技大学 2011
本文编号：3512397
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