煤作為一種擁有層理結構的巖石材料,其不同層理方向上的滲透性及力學特性具有明顯差異。為了進一步研究煤礦開采過程中煤巖在反復擾動作用下的力學性質、變形規(guī)律的變化以及水在煤巖中的滲透特性,并考慮煤巖的各向異性對其自身性質的影響,本文基于力學試驗和滲透試驗對層理煤巖進行了研究。主要工作和成果如下:（1）分別沿垂直層理和平行層理方向制作試樣,并進行核磁共振試驗、抗拉強度試驗、劈裂試驗等。試驗結果表明:煤巖內孔裂隙結構以微小孔為主,平行層理試樣內大孔和裂隙的連通性比垂直層理試樣更高。此次試驗用煤巖垂直層理方向的單軸抗壓強度約為平行層理方向的1.91倍,前者的抗拉強度約為后者的3.4倍,具有明顯的各向異性。（2）對兩種層理方向煤巖試樣開展水滲透試驗,研究水在煤巖內的滲流特性。結果表明,煤巖內水滲流可用Forchheimer型非線性滲流方程描述,并擬合得到了垂直和平行層理方向的滲流參數。對比兩種層理方向煤巖試樣的體積流量-水力梯度曲線形態(tài)和Forchheimer公式線性項、非線性項系數發(fā)現(xiàn),煤巖平行層理方向相較垂直方向更易受到慣性力作用影響而發(fā)生非線性滲流。（3）垂直和層理方向煤巖分級單軸壓縮循環(huán)荷載... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 單軸循環(huán)荷載研究現(xiàn)狀
        1.2.2 層理巖石各向異性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 巖石水滲流研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內容
2 煤巖基本物理力學性質研究
    2.1 前言
    2.2 煤樣密度和含水率測定
        2.2.1 密度測定
        2.2.2 天然含水率測定
    2.3 煤樣孔隙分布研究
        2.3.1 試樣與試驗設備
        2.3.2 試驗步驟
        2.3.3 試驗結果分析
    2.4 單軸抗壓強度測定
        2.4.1 試驗步驟
        2.4.2 試驗結果分析
    2.5 抗拉強度測定
        2.5.1 試樣及實驗設備
        2.5.2 試驗步驟
        2.5.3 試驗結果分析
    2.6 本章小結
3 基于Forchheimer定律的層理煤巖水滲流特性研究
    3.1 前言
    3.2 滲透試驗的試樣與試驗設備
    3.3 試驗原理
    3.4 試驗結果分析
        3.4.1 Q-i關系分析
        3.4.2 Forchheimer滲流參數分析
    3.5 本章小結
4 層理煤巖分級循環(huán)荷載試驗研究
    4.1 前言
    4.2 試驗設備及試驗方法
        4.2.1 試樣及加載裝置
        4.2.2 試驗方案
    4.3 試驗結果分析
        4.3.1 垂直層理試樣力學特征
        4.3.2 平行層理試樣力學特征
        4.3.3 試樣破壞形態(tài)分析
        4.3.4 損傷變量分析
    4.4 本章小結
5 循環(huán)荷載下層理煤巖變形特征的各向異性研究
    5.1 前言
    5.2 試驗內容
        5.2.1 試樣與試驗裝置
        5.2.2 試驗步驟
    5.3 試驗結果分析
        5.3.1 垂直層理變形特征
        5.3.2 平行層理變形特征
        5.3.3 兩種層理泊松比變化分析
    5.4 循環(huán)荷載對煤巖各向異性程度的影響
        5.4.1 煤巖各向異性性質變化函數
        5.4.2 煤巖各向異性參數計算
        5.4.3 煤巖循環(huán)加卸載前后各向異性程度分析
    5.5 本章小結
6 結論與展望
    6.1 主要工作和結論
    6.2 進一步工作的展望
參考文獻
致謝
個人簡歷及在校期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]煤巖體水力致裂弱化的理論與應用研究[D]. 黃炳香.中國礦業(yè)大學 2009



本文編號：3161225