【摘要】：煤炭資源在開發(fā)利用的同時,對開采影響范圍內(nèi)的地下水資源破壞極為嚴重,保水開采是解決煤炭開采過程中地下水破壞問題的有效手段。結(jié)合我國儲量豐富具有“萬能”粘土之稱的膨潤土的粘結(jié)、膨脹及防水等優(yōu)良特性,為解決采動裂隙中填充的膨潤土在不同含水率、圍巖應(yīng)力及充填密度條件下的濕脹問題,采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,進行了不同含水率條件下膨潤土的有荷膨脹試驗、膨脹力試驗、滲透性試驗,膨潤土的濕脹力學模型及其數(shù)值模擬研究。取得如下研究成果：首先,對膨潤土進行有荷膨脹試驗。通過膨潤土的膨脹變形隨含水率、初始干密度、荷載的變化,得到了含水率是影響膨潤土膨脹變形的重要因素之一。膨潤土的膨脹變形隨著試樣含水率及初始干密度的增大而增大,隨著荷載的增大而減小。根據(jù)試驗結(jié)果得到了膨潤土的膨脹率擬合公式。膨潤土的吸濕膨脹表現(xiàn)為短程階段性和長程階段性,短程階段的膨脹變形幅度比長程階段的膨脹變形幅度明顯；其次,通過對膨潤土進行的膨脹力試驗,得到了相同含水率條件下的膨潤土的膨脹力隨干密度的增大而呈現(xiàn)遞增規(guī)律；再次,對不同含水率條件下的膨潤土進行滲透性試驗,揭示了膨潤土的含水率與滲透率之間呈現(xiàn)負指數(shù)變化規(guī)律。當含水率達到40%時,膨潤土的滲透率幾乎為0；通過試驗結(jié)果結(jié)合固體力學理論,引入濕脹應(yīng)變,建立了膨潤土濕脹變形的力學模型；利用ABAQUS軟件對試驗土樣進行數(shù)值模擬,揭示了膨潤土在有濕脹與無濕脹時的變化規(guī)律,并與試驗結(jié)果進行比較,驗證了膨潤土濕脹力學模型的正確性。研究成果對膨潤土在煤炭保水開采的工程應(yīng)用中具有重要的指導(dǎo)作用。
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【學位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU443

【參考文獻】

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本文編號：2472914