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题名石膏矿岩三轴压缩蠕变特性试验研究
被引量：10
- 1
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作者
蒋玄苇
陈从新
夏开宗
刘秀敏
周意超
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机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第S1期301-308,共8页
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基金
国家自然科学基金(No.51274188)~~
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文摘
石膏矿开采多采用房柱法,其蠕变特性对采空区稳定性有重要影响。以荆花石膏矿为背景,利用RC-2000微机控制岩石三轴蠕变试验机,结合具体工程情况,对荆花石膏矿岩进行围压分别为0、2.5、5.0、7.5 MPa的蠕变试验。分析了所得的蠕变试验数据,选取合适的模型对试验曲线进行拟合,利用等时应力-应变曲线簇法求得在不同围压下的长期强度。分析可知,荆花石膏矿蠕变包含衰减蠕变和等速蠕变2个阶段,轴向应力较小时只出现衰减蠕变,轴向应变增大到一定程度时将出现衰减蠕变和等速蠕变2个阶段。选择西原模型对试验曲线进行拟合结果表明,西原模型能较好地描述石膏矿的蠕变力学特性,拟合相关系数R均大于0.9;在不同围压情况下长期强度与蠕变强度的比值为0.89~0.95,即围压对长期强度的影响不大。研究结论能为石膏矿采空区的稳定性分析提供依据。
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关键词
石膏矿岩
蠕变
长期强度
西原模型
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Keywords
gypsum mine rock
creep
long-term strength
Nishihara model
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分类号
TD876.1
[矿业工程—非金属矿开采]
TD313
[矿业工程—矿井建设]
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题名荆门石膏矿岩遇水软化力学特性试验研究
被引量：15
- 2
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作者
周意超
陈从新
刘秀敏
潘玉丛
夏开宗
蒋玄苇
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机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
长沙理工大学土木工程学院
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第10期2847-2854,2864,共9页
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基金
国家自然科学基金面上项目(No.51274188)~~
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文摘
针对荆门市荆花石膏矿中留作矿柱的新鲜石膏岩进行天然和饱水两种状态下的单轴和三轴压缩试验,结合微观扫描电镜试验,研究石膏岩的强度和变形软化特性及机制。结果表明:石膏岩遇水会发生显著的强度和变形软化。随溶液中SO_4^(2-)、Ca^(2+)浓度不同,强度软化系数在0.6~0.72之间,弹性模量软化系数在0.66~0.75之间,凝聚力c显著下降而内摩擦角φ基本保持不变。石膏岩具有良好的延性,天然状态下峰后应变软化转为理想塑性变形的临界围压在2.5~5.0 MPa之间,经饱水软化后临界转换围压低于2.5 MPa。石膏岩遇水软化机制与其主要矿物成分二水硫酸钙的微溶性质密切相关。在蒸馏水中,石膏岩主要因溶解造成矿物流失,弱化内部结构而软化;在硫酸钙饱和溶液中,石膏矿物溶解-重结晶的动态平衡改变了岩石内部结构,使其疏松化,造成其力学性质发生软化。试验结果加深了对石膏岩遇水软化力学特性的认识,对石膏矿采空区稳定性分析具有重要意义。
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关键词
石膏岩
饱水
软化机制
力学特性
溶解
重结晶
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Keywords
gypsum rock
water-saturated condition
softening mechanism
mechanical properties
dissolution
recrystallization
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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题名天然与饱水状态下石膏岩蠕变试验研究
被引量：8
- 3
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作者
刘秀敏
蒋玄苇
陈从新
夏开宗
周意超
宋许根
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机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
中国科学院大学
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S1期277-283,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(No.51274188)~~
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文摘
石膏岩的饱水软化蠕变特性是影响石膏矿采空区安全评价的重要因素。以荆门石膏矿岩为研究对象,开展天然与饱水状态下的单试样逐级增量加载试验,分析了饱水软化作用下石膏岩的蠕变特性,选取西原模型描述石膏岩的本构关系。分析结果可得,饱水试样总蠕变量大于天然试样;饱水试样蠕变破坏强度(11 MPa)是天然试样蠕变破坏强度(21.5 MPa)的0.54倍,长期强度(10 MPa)是天然试样长期强度(19.5 MPa)的0.49倍。利用西原模型对蠕变曲线进行拟合并分析拟合参数可知,饱水试样参数E_1是天然试样的0.1~0.5倍,η_1是天然试样的0.2~0.7倍,E_2是天然试样的2~10倍。以上结论均表明饱水试样的蠕变特性更加明显。分析讨论饱水软化作用对石膏岩蠕变特性影响机制可知,荆门石膏岩软化作用主要由物理软化作用及化学软化作用耦合而成,物理软化作用主要为静水作用下的孔压效应,化学软化作用主要为石膏岩的重结晶作用。试验分析结果可为石膏矿采空区安全评价提供依据,具有重要的工程实际意义。
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关键词
石膏岩
蠕变
饱水
长期强度
西原流变模型
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Keywords
mining engineering
gypsum mine
creep
water-saturated
long-term strength
visco-elastoplastic model
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分类号
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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题名石膏矿矿柱-护顶层支撑体系的流变力学模型分析
被引量：7
- 4
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作者
夏开宗
陈从新
刘秀敏
宋许根
蒋玄苇
周意超
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机构
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
中国科学院大学
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第10期2923-2930,共8页
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基金
国家自然科学基金面上项目(No.51274188)~~
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文摘
采用房柱法开采石膏矿体,将石膏矿柱简化为满足西原模型的黏弹塑性体流变模型,采空区上部留设的护顶层简化为弹性矩形薄板,建立了石膏矿矿柱-护顶层支撑体系的流变力学体模型。在此模型的基础上推导了矿柱支撑下采空区护顶层受流变作用的挠度微分方程,并根据其在不同阶段的边界条件采用伽辽金方法对该微分方程进行了求解。研究结果表明:当作用在矿柱上的应力σ大于极限摩阻力σ_s时,石膏矿柱的塑性流变大变形将随时间逐渐增大,极易导致石膏矿柱-护顶层支撑体系破裂直至坍塌;所建立的考虑矿柱流变特性的石膏矿采空区矿柱-护顶层支撑体系力学模型,可以对支撑体系的稳定时间进行预测。
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关键词
采矿工程
石膏矿
矿柱
护顶层
稳定时间
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Keywords
mining engineering
gypsum mine
pillar
protective roof
stable time
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分类号
O319.56
[理学—一般力学与力学基础]
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