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侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
1
作者
田雨
林海飞
+5 位作者
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期151-160,共10页
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分...
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分析受压过程中破碎岩体轴向位移、空隙率、相对破碎指数、分形维数及应变能密度变化规律,量化应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的变化关系,揭示轴向应力与Talbot指数对破碎岩体压缩过程的影响机制。【结果和结论】破碎岩体轴向位移、相对破碎指数随Talbot指数及轴向应力的增大而增大,空隙率随轴向应力及Talbot指数的增大而减小;根据破碎岩体非线性承载特征将压缩过程划分为3个阶段:空隙压密阶段(σ<4 MPa)、破碎填充阶段(4 MPa≤σ<6 MPa)及稳定压固阶段(σ≥6 MPa)。随着轴向应力增加,不同Talbot指数试样分形维数均呈增大趋势,但增长幅度逐渐减小,相同轴向应力下,随着Talbot指数的增大,试样分形维数单调减小,试样分形维数变化幅度与其压缩过程具有明显对应性。破碎岩体应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的增大而增大,相同轴向应变或相对破碎指数下,Talbot指数越大,应变能密度越小;加载初期,相同轴向应变下破碎岩体应变能密度差异性较小,随着加载过程的不断进行,应变能密度差异性逐渐增大。研究结果可为煤矿采空区安全治理、地表沉降预测提供一定理论依据。
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关键词
破碎岩体
压缩变形
talbot指数
相对破碎
指数
应变能密度
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职称材料
连续级配高强胶结充填体力学特性及破坏特征分析
被引量：
9
2
作者
夏雨
卢爱红
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023年第1期51-62,共12页
充填开采技术不仅采出率高,而且能有效防止地表沉陷,维持采场稳定性,因此研究充填体受载时的力学特性与破坏特征具有一定的工程指导意义。开展了不同骨料粒径分布胶结充填体的单轴压缩试验和声发射监测试验,获得了粒径分布对充填体力学...
充填开采技术不仅采出率高,而且能有效防止地表沉陷,维持采场稳定性,因此研究充填体受载时的力学特性与破坏特征具有一定的工程指导意义。开展了不同骨料粒径分布胶结充填体的单轴压缩试验和声发射监测试验,获得了粒径分布对充填体力学特性、声发射特征参数的影响规律及破坏特征。研究结果表明:随着泰波(Talbot)指数n的增大,胶结充填体的单轴抗压强度、弹性模量均呈先增大后减小的趋势,与峰值应变的变化规律相反。通过拟合分析得到充填体单轴抗压强度与Talbot指数n呈二次多项式关系,Talbot指数n在(0.4~0.5)间抗压强度达到最优。任意Talbot指数下,充填体在加载过程中声发射计数和能量均经历3个阶段:声发射平静期、低幅增长期和高幅增长期;充填体裂纹起裂应力和损伤应力随着Talbot指数的增大呈先增加后减小的趋势;裂纹起裂应力为峰值应力的31%~45%,损伤应力为峰值应力的74%~96%,两应力与峰值应力比值随Talbot指数无显著规律性变化,受自身性质影响较大。从宏、细观角度分析不同Talbot指数的胶结充填体的破坏模式,发现两者特征基本一致;不同骨料粒径的充填体试样的内部孔隙、裂隙等微观结构数目、排列不一,其破坏形式也不同。
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关键词
胶结充填体
talbot指数
声发射
破坏特征
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职称材料
题名
侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
1
作者
田雨
林海飞
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
机构
西安科技大学安全科学与工程学院
教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室
出处
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025年第10期151-160,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(52074217)。
文摘
【目的】为研究采空区垮落带破碎岩体压缩过程中的变形特征与能量耗散特性,揭示其对上覆岩层移动破坏及地表沉陷的影响机制。【方法】利用自主研发的破碎岩体侧限压缩试验系统,开展不同Talbot指数及轴向应力下破碎岩体侧限压缩试验,分析受压过程中破碎岩体轴向位移、空隙率、相对破碎指数、分形维数及应变能密度变化规律,量化应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的变化关系,揭示轴向应力与Talbot指数对破碎岩体压缩过程的影响机制。【结果和结论】破碎岩体轴向位移、相对破碎指数随Talbot指数及轴向应力的增大而增大,空隙率随轴向应力及Talbot指数的增大而减小;根据破碎岩体非线性承载特征将压缩过程划分为3个阶段:空隙压密阶段(σ<4 MPa)、破碎填充阶段(4 MPa≤σ<6 MPa)及稳定压固阶段(σ≥6 MPa)。随着轴向应力增加,不同Talbot指数试样分形维数均呈增大趋势,但增长幅度逐渐减小,相同轴向应力下,随着Talbot指数的增大,试样分形维数单调减小,试样分形维数变化幅度与其压缩过程具有明显对应性。破碎岩体应变能密度随轴向应变及相对破碎指数的增大而增大,相同轴向应变或相对破碎指数下,Talbot指数越大,应变能密度越小;加载初期,相同轴向应变下破碎岩体应变能密度差异性较小,随着加载过程的不断进行,应变能密度差异性逐渐增大。研究结果可为煤矿采空区安全治理、地表沉降预测提供一定理论依据。
关键词
破碎岩体
压缩变形
talbot指数
相对破碎
指数
应变能密度
Keywords
broken rock mass
compressive deformation
talbot
index
relative breakage index
strain energy density
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
连续级配高强胶结充填体力学特性及破坏特征分析
被引量：
9
2
作者
夏雨
卢爱红
机构
中国矿业大学力学与土木工程学院
中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
出处
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023年第1期51-62,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174090)。
文摘
充填开采技术不仅采出率高,而且能有效防止地表沉陷,维持采场稳定性,因此研究充填体受载时的力学特性与破坏特征具有一定的工程指导意义。开展了不同骨料粒径分布胶结充填体的单轴压缩试验和声发射监测试验,获得了粒径分布对充填体力学特性、声发射特征参数的影响规律及破坏特征。研究结果表明:随着泰波(Talbot)指数n的增大,胶结充填体的单轴抗压强度、弹性模量均呈先增大后减小的趋势,与峰值应变的变化规律相反。通过拟合分析得到充填体单轴抗压强度与Talbot指数n呈二次多项式关系,Talbot指数n在(0.4~0.5)间抗压强度达到最优。任意Talbot指数下,充填体在加载过程中声发射计数和能量均经历3个阶段:声发射平静期、低幅增长期和高幅增长期;充填体裂纹起裂应力和损伤应力随着Talbot指数的增大呈先增加后减小的趋势;裂纹起裂应力为峰值应力的31%~45%,损伤应力为峰值应力的74%~96%,两应力与峰值应力比值随Talbot指数无显著规律性变化,受自身性质影响较大。从宏、细观角度分析不同Talbot指数的胶结充填体的破坏模式,发现两者特征基本一致;不同骨料粒径的充填体试样的内部孔隙、裂隙等微观结构数目、排列不一,其破坏形式也不同。
关键词
胶结充填体
talbot指数
声发射
破坏特征
Keywords
cemented backfill
talbot
index
acoustic emission
damage characteristics
分类号
TD823.7 [矿业工程—煤矿开采]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
侧限条件下破碎岩体压缩变形及能量耗散特性
田雨
林海飞
李树刚
双海清
徐培耘
刘思博
季鹏飞
崔名威
《煤田地质与勘探》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
连续级配高强胶结充填体力学特性及破坏特征分析
夏雨
卢爱红
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2023
9
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职称材料
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