本文關(guān)鍵詞：化學(xué)腐蝕作用下巖爆相似材料力學(xué)性能及開挖卸模型試驗研究

  更多相關(guān)文章： 巖爆 相似材料 化學(xué)腐蝕 動態(tài)力學(xué)性能 開挖卸荷

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展以及實際工程的需要,地下工程向深部高應(yīng)力區(qū)發(fā)展已成為必然趨勢。巖爆是深部高應(yīng)力區(qū)地下工程的施工過程中的重要威脅,給施工人員和設(shè)備安全帶來了巨大的挑戰(zhàn)。巖爆發(fā)生的機理極為復(fù)雜,其應(yīng)力過程既有加壓也有卸壓,而巖體在加載和卸載條件下是兩種完全不同的應(yīng)力路徑下,表現(xiàn)出的力學(xué)特性亦有本質(zhì)的區(qū)別。由于大尺寸天然巖樣的采集、加工和試驗加載等條件限制,直接進行較大尺寸巖樣試件的試驗存在諸多困難。因此,進行室內(nèi)物理模擬研究有獨特的優(yōu)勢。模擬試驗對巖爆機理的研究和預(yù)測具有非常重要的作用,它既能使巖爆過程在室內(nèi)再現(xiàn),又利于分析巖爆發(fā)生時應(yīng)力和應(yīng)變的變化特征。相似材料的選取以及材料能否準(zhǔn)確的反映實際巖體的力學(xué)性能是模型試驗成功的關(guān)鍵因素。由于地下水在實際工程中存在的廣泛性,且水中往往伴有化學(xué)離子的存在,使地下水溶液呈現(xiàn)不同的酸堿性,從而影響巖體的力學(xué)性能。本文基于上述情形,制備了巖爆相似材料,以及化學(xué)腐蝕作用下巖爆相似材料的動靜態(tài)力學(xué)性能,并開展深部巷道開挖模型試驗。為深部巖體工程的施工、設(shè)計和支護提供參考。首先,選取細砂、水泥、石膏和水為相似原材料,根據(jù)正交設(shè)計試驗方法,以摻砂率、石膏水泥比和含水率為3個因素,每個因素設(shè)4個水平,設(shè)計16組配比方案,測定其力學(xué)性能,以沖擊能量指數(shù)和抗壓抗拉強度比為判定指標(biāo),選取滿足巖爆相似材料的配比。其次,按選取的巖爆相似材料配比制作高度為20mm、直徑為40mm的圓柱體試件和高為125mm、直徑為61.8mm的圓柱體試件,分別在SHPB裝置和液壓壓力機下測定其動態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能。并將上述試件分別置于PH=2和PH=4的化學(xué)溶液中養(yǎng)護,待養(yǎng)護60d和90d后再分別測定其動靜態(tài)力學(xué)性能。再次,基于選取的巖爆相似材料配比,開展深部巖體開挖卸荷模型試驗。本文研究得到如下結(jié)論:1、細砂、水泥、石膏和水為理想的相似原材料,原材料易獲取且力學(xué)性能穩(wěn)定,能較好的模擬巖爆傾向巖體。2、通過對相似材料試件力學(xué)性能的測定并對各個指標(biāo)的極差分析,得出各指標(biāo)對相似材料力學(xué)性能的貢獻效應(yīng)圖。3、基于matlab程序編制多元線性回歸方程,以摻砂率、石膏水泥比和含水率為自變量,得出密度、沖擊能量指數(shù)、抗壓強度、抗拉強度和抗壓抗拉強度比與相似材料配比含量的關(guān)系,擬合得出各自的回歸方程。4、化學(xué)腐蝕作用下,相似材料的動靜態(tài)抗壓強度均降低,酸性越大強度越低�；瘜W(xué)溶液養(yǎng)護時間越長,強度越低。加載速率越大,動態(tài)抗壓強度越大。5、模型試驗在化學(xué)腐蝕作用后的開挖卸荷過程中,卸荷速率越大,破壞越為明顯;地應(yīng)力越大,裂縫發(fā)展越快,巷道的穩(wěn)定性越差。
【關(guān)鍵詞】：巖爆 相似材料 化學(xué)腐蝕 動態(tài)力學(xué)性能 開挖卸荷
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 主要符號說明9-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 巖爆相似材料研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 巖爆產(chǎn)生機理研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 化學(xué)腐蝕作用下巖體力學(xué)性能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 巖體動態(tài)力學(xué)性能研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 巖體開挖卸荷研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容和研究方法17-19
• 第二章 巖爆相似材料的研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 相似材料試驗設(shè)計方法19-20
• 2.3 相似材料配比試驗20-25
• 2.3.1 試驗因素及水平20-21
• 2.3.2 試件的選取和制作21-23
• 2.3.3 試件物理力學(xué)性能測定23-25
• 2.4 試驗結(jié)果及分析25-29
• 2.4.1 試驗結(jié)果25
• 2.4.2 各因素敏感性分析25-29
• 本章小結(jié)29-30
• 第三章 相似材料多元線性回歸模型30-37
• 3.1 多元線性回歸模型30
• 3.2 回歸分析30-35
• 3.3 經(jīng)驗方程的驗證35-36
• 本章小結(jié)36-37
• 第四章 化學(xué)腐蝕作用下相似材料的動靜態(tài)力學(xué)性能研究37-58
• 4.1 引言37
• 4.2 霍普金森壓桿裝置簡介及原理37-45
• 4.2.1 SHPB裝置簡介37-39
• 4.2.2 電橋原理39-42
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理原理42-45
• 4.3 化學(xué)腐蝕作用下靜態(tài)強度試驗45-48
• 4.3.1 試件制作及養(yǎng)護45-47
• 4.3.2 試件力學(xué)性能的測定47-48
• 4.4 SHPB巖爆相似材料動態(tài)沖擊試驗48-52
• 4.4.1 試驗概況48-50
• 4.4.2 SHPB試驗過程50-51
• 4.4.3 試驗結(jié)果51-52
• 4.5 試驗結(jié)果分析52-57
• 4.5.1 靜態(tài)強度分析52
• 4.5.2 PH值對巖體相似材料動態(tài)性能的影響52-54
• 4.5.3 養(yǎng)護時間對相似材料動態(tài)性能的影響54-56
• 4.5.4 沖擊氣壓對相似材料動態(tài)性能的影響56-57
• 本章小結(jié)57-58
• 第五章 化學(xué)腐蝕作用下開挖卸荷模型試驗58-67
• 5.1 模型試驗相似原理58
• 5.2 模型試驗設(shè)計及化學(xué)腐蝕58-61
• 5.2.1 試驗方案58-59
• 5.2.2 試驗?zāi)Ｐ脱b置及澆筑59-60
• 5.2.3 模型的化學(xué)腐蝕60-61
• 5.3 模型試驗開挖卸荷61-65
• 5.4 試驗結(jié)果及分析65-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-73
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 致謝74

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 韓鐵林;師俊平;陳蘊生;馬文濤;;化學(xué)腐蝕對砂巖物理力學(xué)性質(zhì)影響的試驗研究[J];西安理工大學(xué)學(xué)報;2014年01期

2 崔強;馮夏庭;程昌炳;楊成祥;;化學(xué)腐蝕下巖土體力學(xué)特性變化的定量描述[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年12期

3 陸春明,李U喩，

本文編號：786501