突出煤三轴蠕变特性及本构方程
不同浸润时间下煤岩蠕变力学模型研究
不同浸润时间下煤岩蠕变力学模型研究
张智敏
【期刊名称】《粉煤灰综合利用》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】以煤岩为研究对象,进行不同浸润时间下的单轴压缩蠕变试验。
试验表明:煤岩在轴向应力加载瞬间,产生瞬时弹性应变,接着出现衰减、稳定蠕变,当加载应力高于长期强度时,表现出加速蠕变行为;通过等时应力-应变曲线求拐点的方式,确定
煤岩长期强度,随着浸润时间的增长而递减。
基于煤岩蠕变的黏弹塑性,确定基础蠕
变模型,利用考虑损伤的Hooke体描述煤岩瞬时弹性应变,分数阶黏滞体表征黏弹
性应变,分数阶黏塑性体反映黏塑性应变,构建一个新的改进后的煤岩蠕变力学模型。
结果表明:改进后模型对煤岩蠕变曲线具有良好模拟效果,能较为准确反映煤岩在不
同浸润时间下的蠕变力学行为。
【总页数】6页(P39-44)
【作者】张智敏
【作者单位】中铁一院集团陕西铁道工程勘察有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD315
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软岩由于具有明显的蠕变特性，其研究成果颇多[1-3]。
在软岩蠕变模型研究成果中，元件蠕变模型由于概念简单、易编程，一直深受科研人员青睐，但传统的线性蠕变元件模型无法解释蠕变加速破坏，需引入非线性蠕变元件或损伤变量描述[4-6]。
坚硬岩石在矿井深部开挖中表现出明显蠕变现象，这引起科研人员兴趣，如姜兴东等对砂岩单轴蠕变进行研究时发现，当加载应力远小于屈服应力时，曲线只出现初始蠕变、等速蠕变阶段，试件没有破坏；当加载应力大于或小于但接近于屈服应力时，曲线出现蠕变三阶段，且加速蠕变过程中轴向方向出现3条裂纹，且裂纹相互扩展贯通，最终破坏，这说明加速蠕变应力门槛是岩石产生极非稳定型蠕变的一个临界值[8]。
《三轴应力及气体吸附长期作用下焦煤渗流与力学特性研究》范文
《三轴应力及气体吸附长期作用下焦煤渗流与力学特性研究》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采与利用，焦煤作为重要的能源和化工原料，其开采与使用过程中的渗流与力学特性问题愈发引起人们的关注。
尤其是在三轴应力及气体吸附长期作用的影响下，焦煤的渗流特性和力学响应具有极其重要的研究价值。
本文将重点研究三轴应力及气体吸附对焦煤渗流和力学特性的影响，旨在为实际开采与使用提供理论支持与指导。
二、三轴应力对焦煤渗流特性的影响三轴应力是指物质在三个方向上受到的应力作用。
在长期的地质环境中，三轴应力对焦煤的渗流特性具有显著影响。
首先，三轴应力能够改变焦煤的孔隙结构，使得孔隙的大小、形状和连通性发生变化。
这种变化直接影响着焦煤的渗透性能，导致渗流速度和渗流路径的变化。
具体而言，三轴应力的增加会使焦煤的孔隙逐渐被压缩，孔隙率降低，从而降低焦煤的渗透性。
而当三轴应力达到一定程度时，焦煤的孔隙结构可能发生破裂或变形，导致渗流通道的改变，进一步影响焦煤的渗流特性。
此外，三轴应力作用下，焦煤的弹性模量和剪切模量等力学参数也会发生变化，进一步影响其渗流特性。
三、气体吸附对焦煤渗流特性的影响气体吸附是焦煤中气体分子与孔隙表面相互作用的过程。
在长期的地质环境中，气体吸附对焦煤的渗流特性也具有重要影响。
气体分子在焦煤孔隙表面的吸附会改变孔隙的形状和大小，从而影响焦煤的渗透性能。
此外，气体吸附还会改变焦煤的物理性质和化学性质，如表面张力、润湿性等，进一步影响其渗流特性。
具体而言，当气体分子在焦煤孔隙表面吸附时，会形成一层薄的气膜或液膜，从而降低孔隙的有效尺寸，使得焦煤的渗透性降低。
同时，气体吸附还可能导致焦煤发生吸附膨胀现象，使得其整体体积增加。
此外，某些情况下，气体的解吸也会导致孔隙结构和渗透性能的恢复或改变。
四、三轴应力与气体吸附共同作用下的焦煤力学特性研究在三轴应力和气体吸附共同作用下，焦煤的力学特性会发生更加复杂的响应。
由于三轴应力的存在和变化对气体在焦煤中的吸附、解吸以及迁移产生影响；而气体的存在和变化也会对三轴应力的传递和分布产生影响。
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煤岩失稳与加载应力大小及时间有着密切的关系。
由于瓦斯渗流作用，开挖煤体受载应力处于动态变化之中，对煤岩的失稳具有重要的影响。
因此，研究瓦斯涌出对开挖煤体失稳的影响，对于瓦斯灾害的防治具有一定指导意义。
目前，国内外对煤岩流变模型的研究有很多。
基于静载荷条件下理想线性元件组合，构建了煤岩的本构方程和蠕变方程[1-3]。
基于煤岩流变的非牛顿流体特性，构建了煤岩的静载荷条件下非线性本构方程和蠕变方程[4-9]。
以非线性模型理论和遗传理论为基础，构建了动载荷条件下非线性本构方程和蠕变方程[10-14]。
虽然对煤岩蠕变失稳的研究成果很多，但没有考虑瓦斯涌出对煤体失稳的影响，有必要进行相应研究。
为此，基于非线性蠕变力学模型和线性叠加原理，建立动载荷非线性本构方程和蠕变方程，并进行试验验证。
研究采动后煤体蠕变特性和失稳，对预警煤与瓦斯突出、冒顶片帮等矿井灾害有一定的参考意义。
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对煤岩或其他材料的蠕变特性，国内外学者进行了诸多研究。
通过蠕变试验，明确岩石的蠕变规律并测定蠕变参数，进而确定岩石蠕变模型是煤岩蠕变特性研究的一般方法［1-4］，也可以基于流变理论，导出岩石与其他材料的蠕变方程［5-7］，再通过试验确定其中的参数并验证其正确性。
三轴压缩蠕变试验中岩石试件的轴向应变或轴向应变率受到蠕变应力与围压的影响［8-10］。
一般地，岩石的蠕变过程可分为初始蠕变、稳态蠕变与加速蠕变3个阶段，脆性岩石的蠕变过程可分为初始蠕变、延迟弹性蠕变、塑性蠕变与脆性蠕变［11］。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。