發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 08:51

【摘要】：煤巖力學(xué)強(qiáng)度是煤礦開(kāi)采設(shè)計(jì)、煤柱留設(shè)以及巷道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中最為常用的力學(xué)參數(shù)。本文較為系統(tǒng)的研究了不同飽和條件下煙煤的單軸抗壓強(qiáng)度特性、不同層理面方位的煙煤抗拉強(qiáng)度特性以及不同圍壓條件下的煙煤三軸抗壓強(qiáng)度特性演化規(guī)律。同時(shí),為克服煤巖難于現(xiàn)場(chǎng)取樣的特點(diǎn),本研究首次探討了便攜式針貫入儀在煙煤?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度測(cè)試中應(yīng)用的可行性。基于以上研究,得出以下主要結(jié)論:(1)首次將針貫入儀應(yīng)用到煙煤?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度測(cè)試中。通過(guò)對(duì)烘干煙煤樣及飽和煙煤樣的單軸壓縮實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)針貫入儀在測(cè)試干燥或者未飽和煤樣單軸抗壓強(qiáng)度方面具有較高的可靠性和應(yīng)用前景。(2)研究了靜水壓力浸泡下煙煤樣的力學(xué)特性演化規(guī)律。結(jié)果表明:煤樣單軸抗壓強(qiáng)度隨著浸泡時(shí)間的增加而增加,而靜水壓力浸泡處理對(duì)煤樣軸向應(yīng)力-軸向應(yīng)變曲線沒(méi)有顯著影響,但是,徑向彈性模量會(huì)隨著浸泡時(shí)間的增加而增大。(3)在不同層理面方位煙煤抗拉強(qiáng)度特性方面,將煙煤層理面與水平面夾角定義為層理面傾角α。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),層理面傾角α與抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)非對(duì)稱“V”型關(guān)系。當(dāng)層理面傾角α=0°時(shí),煤樣抗拉強(qiáng)度取得最大值,隨著層理面傾角α的增大,煤樣抗拉強(qiáng)度呈近似線性減小,并且在α=60°時(shí)取得最低值;當(dāng)α大于60°時(shí),煤樣抗拉強(qiáng)度由隨層理面α傾角增大而減小的趨勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡S層理面傾角增加而增大的趨勢(shì),并在90°時(shí)達(dá)到非對(duì)稱“V”型谷底后的最大值,且α=90°時(shí)的抗拉強(qiáng)度小于α=0°的抗拉強(qiáng)度值。(4)煙煤層理面對(duì)于巴西劈裂盤裂紋有顯著影響。伴隨α從0°增加到60°,裂紋顯著偏離試件線荷載所在的中心線,甚至呈“弓”狀,超過(guò)60°后又逐漸向中心線靠攏,當(dāng)α增加到90°時(shí),破壞裂紋與α=0°相似,呈典型的巴西劈裂式裂紋。當(dāng)巴西劈裂線荷載與煤樣層理面不平行時(shí),在主裂紋附近產(chǎn)生次級(jí)裂紋。當(dāng)α增加到60°附近時(shí),次級(jí)裂紋與主裂紋結(jié)合,成為主裂紋的一部分,導(dǎo)致了煤體抗拉強(qiáng)度的大幅下降。(5)隨著側(cè)向圍壓的增加,煙煤的三軸抗壓強(qiáng)度呈增大趨勢(shì),峰值點(diǎn)處的累計(jì)軸向應(yīng)變也增大,但是,煙煤楊氏模量受圍壓的影響可忽略不計(jì)。與煙煤破壞時(shí)峰值強(qiáng)度顯著增大趨勢(shì)相比,煙煤的裂紋起始應(yīng)力只是輕微增大。隨著側(cè)向圍壓約束的增加,煙煤呈現(xiàn)出三種破壞模式的轉(zhuǎn)換:低圍壓下的劈裂式破壞,中等圍壓下的劈裂與剪切混合的破壞以及高圍壓下的剪切破壞。
【圖文】：

圖 1.1 Block Punch Index 示意圖[29]Fig. 1.1 Block Punch Index test apparatus[29]年代，日本研制出針貫入儀（NP），通過(guò)鋼針個(gè)參數(shù)，通過(guò)以上兩個(gè)參數(shù)之比得出貫入比抗壓強(qiáng)度。針貫入儀體積小，，方便攜帶，測(cè)過(guò)程。針貫入巖石造成的局部損傷是十分微測(cè)試，對(duì)于軟巖和極軟巖 UCS 的測(cè)試有著極測(cè)試巖體 UCS 在日本、北愛(ài)爾蘭、土耳其、應(yīng)用[4, 5]。眾多學(xué)者開(kāi)展了針貫入測(cè)試強(qiáng)過(guò) CT 掃描、顯微鏡和掃描電鏡等方式研究了ay 和 Erguler 研究表明：鋼針貫入速率對(duì)于 U儀對(duì)于 UCS 在 40MPa 以下的軟巖都是適款動(dòng)力貫入儀來(lái)測(cè)試軟巖單軸壓縮強(qiáng)度[7]。A實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量不同含水率、不同風(fēng)化程度以及

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD313

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2605749