收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

浆体膨胀材料充填体的流变性能研究

赵龙  
【摘要】:充填体的稳定性和耐久性是衡量一种充填材料是否符合工程要求的重要标准。浆体膨胀材料因其浆体黏度小、流动性好、强度高、膨胀主动接顶等优点,逐渐在矿山充填以及地下洞室等领域得到应用和推广。然而关于其流变性能方面的研究仍有一定的欠缺,本文主要针对浆体膨胀材料充填体的流变性能进行试验和探究。本文主要采用单轴压缩蠕变的相关方法和理论,辅助以循环加卸载等试验,对充填体的流变性能及相关力学参数进行研究。改善了以往单纯以轴向变形为参照标准的方法,以充填体的变形模量和泊松比为研究对象。对两参数的时效性和变化速率进行了详尽的研究。据此探究了浆体膨胀材料充填体的应力应变与时间的关系,同时利用数值解析和计算机模拟的方法对充填体的蠕变本构方程进行了拟合,并据此对充填体的时变强度进行了演绎研究,这对于研究充填体的时效性和耐久性有一定的指导意义。本论文的主要研究内容如下:(1)浆体膨胀材料充填体的拉压比约为0.16,属脆性较明显材料。在加载时,每级荷载下充填体都有瞬时形变,其后为蠕变形变。单一荷载水平作用下,充填体蠕变随受荷时间的增加而增长,进入稳定蠕变阶段后增长速率趋于不为0的常数。不同荷载水平作用下稳定蠕变增长率随荷载的增大而提高。充填体横、轴向变形均存在应力阈值,横向应力阈值大约为轴向的60%~80%。横向变形比轴向变形要更敏感一些。可以通过充填体蠕变的泊松比来预测充填体变形程度。当充填体泊松比超过0.4时,充填体横向变形进入加速阶段;当泊松比达到0.6,充填体可能已经进入加速蠕变阶段。(2)以充填体单轴压缩蠕变试验为基础,通过分析蠕变曲线特征确定伯格斯模型描述浆体膨胀材料充填体蠕变特征具有良好的适应性。采用origin8.0最小二乘法利用蠕变曲线反分析得到伯格斯模型参数,建立一维情况下的浆体膨胀材料充填体本构方程。依据蠕变模型研究充填体时变强度可知,持续受力10年浆体膨胀材料充填体抗压强度降低17.83%,持续受力100年充填体抗压强度降低49.33%。利用FLAC3D模拟出的蠕变、应力、应变随时间变化情况与解析值基本一致。当外荷载持续作用于充填体结构时,即使载荷很小,随时间增长,浆体膨胀材料充填体内部依旧发生持续劣化。(3)对充填体蠕变影响因素研究表明,含水率的影响是最明显的。随着充填体含水率的提高,充填体各项力学参数都得到了相应提升,充填体的粘滞系数也逐渐增大,尤其是在较高应力水平阶段,而蠕变速率随含水率提高逐渐降低;尺寸效应对于浆体膨胀材料充填体这种均质结构单元很小的固体材料影响很小,几乎可以忽略不计,这对于将室内小尺寸试件试验研究结论应用到生产现场有极大的指导意义;加载速率对充填体的影响主要体现在两个方面:一方面是充填体变形速率是一定的,当加载速率小于或者等于充填体的变形速率时,充填体的变形是充分的,此时所测得变形速率即为充填体变形真实速率。当加载速率大于充填体变形速率时,充填体变形就会滞后于加载速率,这时候会表现出一些参数变大的“假象”,此时过大的加载速率对充填体有一定的冲击破坏作用;另一个方面,随加载速率的提高充填体试件的瞬时变形模量逐渐增大,而且随应力水平呈现一定的规律。较低应力和中等应力水平阶段,瞬时变形模量的变化线性规律比较明显,在较高应力水平时,瞬时变形模量的变化呈现出幅度提升较大的非线性规律。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邓代强,姚中亮,唐绍辉,杨耀亮;充填体单轴压缩韧性性能试验研究[J];矿业研究与开发;2005年05期
2 许文远;杨小聪;郭利杰;;充填体不均匀性相似模拟实验研究[J];金属矿山;2011年05期
3 G.D.Aitchison;M.Kurzeme;D.R.Willoughby;;矿山充填体的地质力学因素 第一部分:充填体设计的合理方法[J];有色矿山;1976年Z1期
4 ;矿山充填体的地质力学因素 第二部分:充填体反应机理的研究[J];有色矿山;1976年Z1期
5 薛奕忠;安庆铜矿高阶段矿房充填体稳定性的探讨[J];有色矿山;1998年05期
6 胡华,崔明义;高水材料硬化体特性及其充填体力学作用机理分析[J];矿业研究与开发;2001年05期
7 王正辉;充填体的质量与控制[J];采矿技术;2001年03期
8 刘志祥,李夕兵;爆破动载下高阶段充填体稳定性研究[J];矿冶工程;2004年03期
9 罗建祥;影响胶结充填体强度的因素分析[J];甘肃冶金;2005年02期
10 胡飞宇;;安庆铜矿特大型采场充填体稳定性数值模拟研究[J];有色金属(矿山部分);2006年03期
11 邓代强;姚中亮;唐绍辉;;单轴拉伸条件下充填体的力学性能研究[J];地下空间与工程学报;2007年01期
12 方志甫;唐绍辉;;安庆铜矿深部特大型采场充填体稳定性研究[J];矿业研究与开发;2007年03期
13 邓代强;姚中亮;唐绍辉;;特大型采场充填体单轴压缩条件下的力学性能[J];有色金属;2007年02期
14 韩森;张钦礼;张传恕;;回采过程中充填体自立可靠性设计[J];采矿技术;2008年02期
15 朱志彬;刘成平;;充填体强度计算及稳定性分析[J];采矿技术;2008年03期
16 罗传兴;毛建华;;铜坑矿充填体下矿石回收与安全管理[J];采矿技术;2009年04期
17 曾照凯;张义平;吴刚;;基于正交优化的胶结充填体强度试验研究[J];有色金属(矿山部分);2010年03期
18 邓代强;高永涛;吴顺川;朱伟亚;杜子建;;基于声波测速的充填体完整性检测[J];北京科技大学学报;2010年10期
19 翟淑花;高谦;张梅花;陈忠平;;高强轻质泡沫砂浆充填体在矿山的应用研究[J];化工矿物与加工;2010年12期
20 郭忠平;黄万朋;;矸石倾斜条带充填体参数优化及其稳定性分析[J];煤炭学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 刘鹏博;樊忠华;明世祥;;充填体支撑矿柱的作用机理研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
2 贝建刚;;采场充填体稳定性理论分析与改进措施[A];晋琼粤川鲁冀辽七省金属(冶金)学会第二十一届矿业学术交流会论文集[C];2014年
3 孙恒虎;刘文永;杨宝贵;刘华生;;高水固结充填技术的应用研究与进展[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 韩斌;金川二矿区充填体可靠度分析与1#矿体回采地压控制优化研究[D];中南大学;2004年
2 姚振巩;矿山充填体作用机理与铝基复合充填胶凝材料研究[D];中南大学;2010年
3 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
4 吴锐;综放巷内预充填无煤柱掘巷围岩结构演化规律与控制技术[D];中国矿业大学;2014年
5 江文武;金川二矿区深部矿体开采效应的研究[D];中南大学;2009年
6 朱和玲;松软破碎型复杂矿体开采技术优化与过程控制研究[D];中南大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王丹;东同V号矿体充填体下阶段矿柱稳定性分析[D];江西理工大学;2015年
2 陈荣军;复杂条件下某矿体双中段回采开采效应研究[D];江西理工大学;2015年
3 余乐兴;不同粒级充填体单轴压缩条件下力学性能及声发射特性研究[D];江西理工大学;2015年
4 杨丽;磷尾矿充填体中有害元素的溶出行为研究[D];贵州大学;2015年
5 赵龙;浆体膨胀材料充填体的流变性能研究[D];山东理工大学;2015年
6 贺发远;金川二矿区充填体质量与成本控制的研究[D];昆明理工大学;2005年
7 周士霖;深部开采充填体稳定性及与岩体智能匹配研究[D];中南大学;2012年
8 吴祥辉;胶结充填体强度模型与应用研究[D];昆明理工大学;2013年
9 李洋;煤矿充填离析规律与充填体合理强度设计[D];青岛理工大学;2014年
10 兰文涛;充填体碳化及其机理研究[D];山东理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 范建峰;二矿区“一线工作法”提升工作效率[N];金昌日报;2008年
2 李建东;解决井下充填水分流难题[N];金昌日报;2008年
3 李兴文;江铜东同矿业实现采充平衡[N];中国矿业报;2006年
4 记者 刘泽民 通讯员 盛佳;长沙矿山院两项目达国际先进水平[N];中国有色金属报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978