【摘要】：泊江海子煤礦位于我國內蒙古自治區(qū)內的鄂爾多斯市境內的泊江海子鎮(zhèn)。由于這種大型煤礦的服務期限較長,因此為了保證其結構的安全性和長期穩(wěn)定性,有必要對其圍巖的流變特性進行理論研究和試驗研究。試驗的巖樣取自于泊江海子煤礦淺部的白堊系中砂巖和深部的侏羅系砂質泥巖,首先對這兩種巖樣進行了常規(guī)單軸壓縮試驗和常規(guī)三軸壓縮試驗,試驗結果不僅得到了兩種巖樣的基本力學參數和變形參數,而且其抗壓強度也為后續(xù)壓縮蠕變試驗中應力分級提供參考。同時,針對巖石常規(guī)三軸壓縮試驗,首先將全應力應變曲線分為初始壓密、近似線彈性、塑性硬化、塑性軟化和殘余流動五個階段,然后采用四線段模型對試驗曲線進行表征,結果表明該模型對全應力應變曲線的描述較吻合,其中,砂質泥巖在塑性硬化和塑性軟化階段的擬合效果明顯優(yōu)于中砂巖。其次,采用能量轉化原理對三軸壓縮試驗過程中的能量轉換進行了分析,結果表明動能密度和耗散能密度隨著軸向應變的增加而增加,而彈性應變能密度隨著軸向應變的增加而增加,當達到峰值應變時,彈性應變能密度達到最大值,然后隨著應變的增加而出現減小趨勢。蠕變試驗是研究圍巖蠕變特性最常用也是最有效的途徑之一,因此有必要對中砂巖和砂質泥巖進行單軸壓縮蠕變試驗和三軸壓縮蠕變試驗。隨后,根據砂質泥巖的單軸蠕變試驗數據和中砂巖的三軸蠕變數據建立非定常西原蠕變模型和基于損傷理論的西原損傷蠕變模型。對于非定常西原蠕變模型而言,建立了西原模型四個模型參數與時間或應力的關系,然后將這四個變參數代替?zhèn)鹘y(tǒng)西原模型的定常參數,提出非定常西原蠕變模型,最后根據試驗數據對模型進行辨識,辨識結果表明該模型是合理可行的。對于西原損傷蠕變模型而言,首先推導了西原模型在三維應力狀態(tài)下的蠕變方程,然后基于損傷理論推導了損傷變量隨巖石不同蠕變階段的演化方程,最后將損傷變量引入西原模型從而建立了西原損傷蠕變模型,通過和傳統(tǒng)西原模型對中砂巖三軸蠕變試驗曲線的擬合對比分析,結果表明西原損傷模型較傳統(tǒng)模型對加速階段的描述更優(yōu)。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD315

【參考文獻】

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本文編號：2716127