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《中国矿业大学》 2008年
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受载煤体变形破裂微波辐射规律及其机理的基础研究

王云刚  
【摘要】: 本文采用实验室实验、理论分析相结合的方法,研究了受载煤体变形破坏过程中微波辐射规律和热辐射机理等内容,并对这一技术应用于煤岩动力灾害的预测预报进行了基础理论分析。 首先,建立了测试煤体在自然状态下、加热后降温过程中、单轴压缩和劈裂拉伸实验过程中的微波辐射特性和规律的实验系统,并制定了相应的实验方案。测试了煤体在自然状态下、加热后降温过程中、单轴压缩和劈裂拉伸破坏过程中的微波辐射效应和规律;测试了加载速率对受载煤体破坏过程中微波辐射特征的影响;对实验中的现象进行了科学合理的解释。 接着,通过对煤体试样微波辐射实验数据的分析,研究了煤体在降温过程中和变形破裂过程微波辐射变化规律及加载条件(加载方式、加载速率)、煤岩组构、峰值载荷等影响因素对微波辐射变化规律的影响;通过分析煤岩应力-应变曲线的各个阶段,得到了在应力-应变曲线的每个阶段亮温曲线的变化反映情况,把受载煤体的微波辐射亮温曲线相应的划分了灵敏区和迟钝区,灵敏区与迟钝区的划分为预测预报煤岩动力灾害提供了理论基础。 然后,讨论了电磁辐射的微观产生机理以及电磁辐射与热辐射的关系;基于断裂物理基础采用扫描电镜(SEM)分析煤体中Griffith缺陷的特征;应用宏观断裂力学和地震集结理论,分析了岩石的宏观破裂就是微破裂集结与扩展现象的结果;以能量理论为基础推导出在准静态情况下裂纹断裂准则;以微观断裂力学为基础,引用断裂粒子辐射的解理和位错原子模型,根据非线性热力学理论推导出断裂粒子产生热辐射的机理。分析了受载煤体断裂热辐射的热力耦合效应。基于统计损伤理论和热力耦合理论,推导出煤岩强度的统计损伤本构方程和更具有广泛意义的损伤统计-微波辐射耦合模型。 最后,根据电磁场与电磁波理论分析微波在有耗媒质中的传播机理。然后根据麦克斯韦方程组分析微波在有耗媒质中的衰减方程;使用Eview软件对微波的衰减方程进行了离散多元非线性回归。利用电偶极子模型分析微波的辐射功率与频率的关系。总结前人的经验工作,讨论了煤岩体电性参数的影响因素。接着,讨论了电磁波在不同介质交界面的传播特性;分析微波与气体分子的相互作用。 综上所述,受载煤岩体变形破裂过程中能产生微波辐射效应并具有可预测性的破坏前兆规律。这说明微波遥感预测技术是一种很有前途的,值得深入研究的煤岩动力灾害预警技术。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TD311

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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2 钱七虎;;非线性岩石力学的新进展——深部岩体力学的若干关键问题[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
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5 丁正新;微波辐射对TiO_2制备及光催化过程的影响[D];福州大学;2005年
6 曹佐英;微波辐射下壳聚糖的化学改性及其应用研究[D];华南理工大学;2000年
7 何耀;性能优良水溶性量子点和量子点—聚合物纳米微球的微波辐射制备及研究[D];复旦大学;2007年
8 王陆瑶;苯并咪唑衍生物的合成、反应及生物活性研究[D];西北大学;2005年
9 刘松;微波辐射制备甲壳低聚糖衍生物及抗氧化、杀菌活性研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
10 邹学权;水处理用活性炭的微波改性与再生[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈高健;微波辐射及常规加热作用下的(甲基)丙烯酸酯类单体的原子转移自由基聚合[D];苏州大学;2003年
2 戴冲之;微波条件下NH_4CI催化合成3,4-二氢嘧啶-2-酮的研究[D];南京工业大学;2004年
3 张玉全;微波辐射下有机硼试剂、卤代芳烃的偶联及酚的乙酰化反应研究[D];西北师范大学;2004年
4 韩宁;微波辐射法制备丙交酯的清洁工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 周继成;微波对赤拟谷盗存活的影响[D];华中农业大学;2009年
6 景红霞;α-Fe_2O_3纳米粒子的可控制备与性能研究[D];中北大学;2006年
7 李刚;微波/生物质法解毒铬渣的研究[D];重庆大学;2007年
8 冯文欣;微波作用下沥青与弹性体配伍的适应性[D];中国石油大学;2008年
9 荆琪;微波法合成四乙酰乙二胺及在轻化工中的应用[D];天津科技大学;2004年
10 李桂银;微波辐射和相转移催化合成三个β-硝基取代苯乙烯[D];中南大学;2004年
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