【摘要】：為研究煤體在不同氣壓(含負(fù)壓)環(huán)境中的強(qiáng)度變化特征,采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的研究手段,構(gòu)建了負(fù)壓環(huán)境煤體力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),借助聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù),運(yùn)用損傷力學(xué)、分形等先進(jìn)理論知識(shí),分析了氣壓、加載速率對(duì)煤體力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律,研究了負(fù)壓條件下受載破裂形態(tài)特征,揭示了煤體單軸受載損傷破壞負(fù)壓效應(yīng)。(1)構(gòu)建了負(fù)壓環(huán)境煤體力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),能夠開展不同氣壓(含負(fù)壓)環(huán)境下的單軸壓縮試驗(yàn),并能實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、位移、聲發(fā)射等參量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(2)開展了4種負(fù)壓環(huán)境下(0.030MPa、0.055MPa、0.070MPa、0.087MPa)的煤體單軸壓縮實(shí)驗(yàn),作為對(duì)比,設(shè)置了常壓(0.1MPa)和3種不同瓦斯壓力條件(0.2MPa、0.5MPa、1.0MPa)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著負(fù)壓的增大,煤體強(qiáng)度呈現(xiàn)增大趨勢(shì),負(fù)壓環(huán)境中的煤體強(qiáng)度明顯高于常壓和含瓦斯環(huán)境下。(3)開展了不同氣壓、不同加載速率對(duì)煤體強(qiáng)度影響的力學(xué)實(shí)驗(yàn),設(shè)置0.001mm/s、0.005mm/s、0.01mm/s、0.05mm/s、0.1mm/s等5種加載速率,為對(duì)比研究,設(shè)置負(fù)壓(0.087MPa)、常壓(0.1MPa)、瓦斯(0.5MPa、1.0MPa)等4種環(huán)境。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著加載速率的增加,煤體破碎程度逐漸變大,四種氣壓環(huán)境下煤體強(qiáng)度均呈對(duì)數(shù)關(guān)系降低。(4)分析了煤體單軸受載破壞過程的聲發(fā)射響應(yīng)特征,并利用基于“歸一化”AE能量損傷演化的方法進(jìn)行分析,得到了煤體受載破壞過程中的損傷演化規(guī)律。結(jié)果表明,隨著氣壓增大,煤體損傷變量逐漸增大;隨著加載速率的增大,損傷變量則先增大后減小。(5)采用分形理論中盒維數(shù)的計(jì)算方法,分析了煤體單軸受載破壞后的裂隙形態(tài)特征。結(jié)果表明,隨著氣壓增大,裂隙分維數(shù)呈對(duì)數(shù)關(guān)系增加;隨加載速率增大,裂隙分維數(shù)先增大后減小,此結(jié)果與損傷變量的變化趨勢(shì)結(jié)果一致。通過開展不同氣壓、加載速率下煤體單軸壓縮的實(shí)驗(yàn),運(yùn)用損傷力學(xué)、分形等學(xué)科知識(shí)開展了理論研究,初步揭示了煤體單軸受載損傷破壞負(fù)壓效應(yīng)規(guī)律。圖[187]表[9]參[57]
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD315
【圖文】：

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建與方案不同氣壓下的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了負(fù)壓環(huán)境力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)，并給出了課題的實(shí)驗(yàn)研究方案。系統(tǒng)構(gòu)建境煤體力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集儀、力學(xué)加載系統(tǒng)壓控制裝置，其中負(fù)壓控制裝置還包括實(shí)驗(yàn)腔體、負(fù)壓泵、2-1 與 2-2 所示。

其中負(fù)壓控制裝置還包括實(shí)驗(yàn)腔體、負(fù)壓泵、2-1 與 2-2 所示。圖 2-1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Figure 2-1 Structure diagram of the experimental system

（1）力學(xué)加載系統(tǒng)力學(xué)加載系統(tǒng)采用 UTM4204 微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，如圖 2-2 所示。采用基于高速 DSP 平臺(tái)的試驗(yàn)機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有全數(shù)字閉環(huán)控多通道采集等功能。（2）負(fù)壓控制裝置負(fù)壓控制裝置包括負(fù)壓泵、實(shí)驗(yàn)腔體、高壓氣瓶、壓力表等，如圖 2-3 所負(fù)壓泵主要控制負(fù)壓，對(duì)實(shí)驗(yàn)腔體進(jìn)行抽真空處理；高壓氣瓶為實(shí)驗(yàn)腔斯，并通過減壓閥來調(diào)控瓦斯壓力。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2790670