本文關(guān)鍵詞：化學(xué)腐蝕作用下巖爆相似材料力學(xué)性能及開(kāi)挖卸模型試驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及實(shí)際工程的需要,地下工程向深部高應(yīng)力區(qū)發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。巖爆是深部高應(yīng)力區(qū)地下工程的施工過(guò)程中的重要威脅,給施工人員和設(shè)備安全帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。巖爆發(fā)生的機(jī)理極為復(fù)雜,其應(yīng)力過(guò)程既有加壓也有卸壓,而巖體在加載和卸載條件下是兩種完全不同的應(yīng)力路徑下,表現(xiàn)出的力學(xué)特性亦有本質(zhì)的區(qū)別。由于大尺寸天然巖樣的采集、加工和試驗(yàn)加載等條件限制,直接進(jìn)行較大尺寸巖樣試件的試驗(yàn)存在諸多困難。因此,進(jìn)行室內(nèi)物理模擬研究有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。模擬試驗(yàn)對(duì)巖爆機(jī)理的研究和預(yù)測(cè)具有非常重要的作用,它既能使巖爆過(guò)程在室內(nèi)再現(xiàn),又利于分析巖爆發(fā)生時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的變化特征。相似材料的選取以及材料能否準(zhǔn)確的反映實(shí)際巖體的力學(xué)性能是模型試驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素。由于地下水在實(shí)際工程中存在的廣泛性,且水中往往伴有化學(xué)離子的存在,使地下水溶液呈現(xiàn)不同的酸堿性,從而影響巖體的力學(xué)性能。本文基于上述情形,制備了巖爆相似材料,以及化學(xué)腐蝕作用下巖爆相似材料的動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能,并開(kāi)展深部巷道開(kāi)挖模型試驗(yàn)。為深部巖體工程的施工、設(shè)計(jì)和支護(hù)提供參考。首先,選取細(xì)砂、水泥、石膏和水為相似原材料,根據(jù)正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法,以摻砂率、石膏水泥比和含水率為3個(gè)因素,每個(gè)因素設(shè)4個(gè)水平,設(shè)計(jì)16組配比方案,測(cè)定其力學(xué)性能,以沖擊能量指數(shù)和抗壓抗拉強(qiáng)度比為判定指標(biāo),選取滿足巖爆相似材料的配比。其次,按選取的巖爆相似材料配比制作高度為20mm、直徑為40mm的圓柱體試件和高為125mm、直徑為61.8mm的圓柱體試件,分別在SHPB裝置和液壓壓力機(jī)下測(cè)定其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能。并將上述試件分別置于PH=2和PH=4的化學(xué)溶液中養(yǎng)護(hù),待養(yǎng)護(hù)60d和90d后再分別測(cè)定其動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能。再次,基于選取的巖爆相似材料配比,開(kāi)展深部巖體開(kāi)挖卸荷模型試驗(yàn)。本文研究得到如下結(jié)論:1、細(xì)砂、水泥、石膏和水為理想的相似原材料,原材料易獲取且力學(xué)性能穩(wěn)定,能較好的模擬巖爆傾向巖體。2、通過(guò)對(duì)相似材料試件力學(xué)性能的測(cè)定并對(duì)各個(gè)指標(biāo)的極差分析,得出各指標(biāo)對(duì)相似材料力學(xué)性能的貢獻(xiàn)效應(yīng)圖。3、基于matlab程序編制多元線性回歸方程,以摻砂率、石膏水泥比和含水率為自變量,得出密度、沖擊能量指數(shù)、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓抗拉強(qiáng)度比與相似材料配比含量的關(guān)系,擬合得出各自的回歸方程。4、化學(xué)腐蝕作用下,相似材料的動(dòng)靜態(tài)抗壓強(qiáng)度均降低,酸性越大強(qiáng)度越低�；瘜W(xué)溶液養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng),強(qiáng)度越低。加載速率越大,動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度越大。5、模型試驗(yàn)在化學(xué)腐蝕作用后的開(kāi)挖卸荷過(guò)程中,卸荷速率越大,破壞越為明顯;地應(yīng)力越大,裂縫發(fā)展越快,巷道的穩(wěn)定性越差。
【關(guān)鍵詞】：巖爆 相似材料 化學(xué)腐蝕 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 開(kāi)挖卸荷
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 主要符號(hào)說(shuō)明9-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 巖爆相似材料研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 巖爆產(chǎn)生機(jī)理研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 化學(xué)腐蝕作用下巖體力學(xué)性能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 巖體動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 巖體開(kāi)挖卸荷研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和研究方法17-19
• 第二章 巖爆相似材料的研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 相似材料試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法19-20
• 2.3 相似材料配比試驗(yàn)20-25
• 2.3.1 試驗(yàn)因素及水平20-21
• 2.3.2 試件的選取和制作21-23
• 2.3.3 試件物理力學(xué)性能測(cè)定23-25
• 2.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析25-29
• 2.4.1 試驗(yàn)結(jié)果25
• 2.4.2 各因素敏感性分析25-29
• 本章小結(jié)29-30
• 第三章 相似材料多元線性回歸模型30-37
• 3.1 多元線性回歸模型30
• 3.2 回歸分析30-35
• 3.3 經(jīng)驗(yàn)方程的驗(yàn)證35-36
• 本章小結(jié)36-37
• 第四章 化學(xué)腐蝕作用下相似材料的動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能研究37-58
• 4.1 引言37
• 4.2 霍普金森壓桿裝置簡(jiǎn)介及原理37-45
• 4.2.1 SHPB裝置簡(jiǎn)介37-39
• 4.2.2 電橋原理39-42
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理原理42-45
• 4.3 化學(xué)腐蝕作用下靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)45-48
• 4.3.1 試件制作及養(yǎng)護(hù)45-47
• 4.3.2 試件力學(xué)性能的測(cè)定47-48
• 4.4 SHPB巖爆相似材料動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)48-52
• 4.4.1 試驗(yàn)概況48-50
• 4.4.2 SHPB試驗(yàn)過(guò)程50-51
• 4.4.3 試驗(yàn)結(jié)果51-52
• 4.5 試驗(yàn)結(jié)果分析52-57
• 4.5.1 靜態(tài)強(qiáng)度分析52
• 4.5.2 PH值對(duì)巖體相似材料動(dòng)態(tài)性能的影響52-54
• 4.5.3 養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)相似材料動(dòng)態(tài)性能的影響54-56
• 4.5.4 沖擊氣壓對(duì)相似材料動(dòng)態(tài)性能的影響56-57
• 本章小結(jié)57-58
• 第五章 化學(xué)腐蝕作用下開(kāi)挖卸荷模型試驗(yàn)58-67
• 5.1 模型試驗(yàn)相似原理58
• 5.2 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)及化學(xué)腐蝕58-61
• 5.2.1 試驗(yàn)方案58-59
• 5.2.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置及澆筑59-60
• 5.2.3 模型的化學(xué)腐蝕60-61
• 5.3 模型試驗(yàn)開(kāi)挖卸荷61-65
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析65-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 致謝74

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 韓鐵林;師俊平;陳蘊(yùn)生;馬文濤;;化學(xué)腐蝕對(duì)砂巖物理力學(xué)性質(zhì)影響的試驗(yàn)研究[J];西安理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

2 崔強(qiáng);馮夏庭;程昌炳;楊成祥;;化學(xué)腐蝕下巖土體力學(xué)特性變化的定量描述[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年12期

3 陸春明,李U喩，

本文編號(hào)：786501