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灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究
1
作者
张卫强
曹志成
+2 位作者
周琦忠
王左券
吴云
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期101-110,共10页
自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石...
自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理。结果显示:(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300~400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状。(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布。500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)2,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎。研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础。
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关键词
灰岩
热破裂
热应力
矿物分解
温度阈值
成因机理
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职称材料
土钉支护边坡物理模型试验研究进展
2
作者
程刚
张昊宇
+2 位作者
王晔
李刚强
游钦凉
《中国安全科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期111-121,共11页
为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土...
为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。
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关键词
土钉支护边坡
物理模型试验
边坡变形破坏
特殊环境
降雨作用
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职称材料
题名
灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究
1
作者
张卫强
曹志成
周琦忠
王左券
吴云
机构
中国矿业大学
资源与地球科学学院
中国矿业大学矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心
中国矿业大学
地热资源
研究
中心
江苏省地质矿产局第五地质大队
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期101-110,共10页
基金
国家自然科学基金项目(41807233)
江苏省地勘基金项目(苏财资环〔2021〕45号)。
文摘
自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理。结果显示:(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300~400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状。(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布。500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)2,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎。研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础。
关键词
灰岩
热破裂
热应力
矿物分解
温度阈值
成因机理
Keywords
limestone
thermal cracking
thermal stress
mineral decomposition
temperature threshold
genetic mechanism
分类号
TD323 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
土钉支护边坡物理模型试验研究进展
2
作者
程刚
张昊宇
王晔
李刚强
游钦凉
机构
华北科技学院计算机学院
中国矿业大学矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心
华北科技学院
研究
生部
华北科技学院矿山安全学院
出处
《中国安全科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期111-121,共11页
基金
国家自然科学基金资助(42377200)
矿区深部零碳负碳技术教育部工程研究中心开放课题(2023-0014)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项项目(3142019011)
河北省自然科学基金资助(D2022508002)。
文摘
为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。
关键词
土钉支护边坡
物理模型试验
边坡变形破坏
特殊环境
降雨作用
Keywords
soil nailed slope
physical modeling test
slope deformation destruction
special environment
rainfall effect
分类号
X948 [环境科学与工程—安全科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究
张卫强
曹志成
周琦忠
王左券
吴云
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
土钉支护边坡物理模型试验研究进展
程刚
张昊宇
王晔
李刚强
游钦凉
《中国安全科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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