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煤矿高浓度胶结充填体能量演化特征试验研究

杨宝贵 杨海刚

杨宝贵, 杨海刚. 煤矿高浓度胶结充填体能量演化特征试验研究[J]. 矿业科学学报, 2022, 7(3): 304-312. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.03.005
引用本文: 杨宝贵, 杨海刚. 煤矿高浓度胶结充填体能量演化特征试验研究[J]. 矿业科学学报, 2022, 7(3): 304-312. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.03.005
Yang Baogui, Yang Haigang. Experimental study on the energy evolution characteristics of high-concentration cemented backfill in coal mine[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2022, 7(3): 304-312. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.03.005
Citation: Yang Baogui, Yang Haigang. Experimental study on the energy evolution characteristics of high-concentration cemented backfill in coal mine[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2022, 7(3): 304-312. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.03.005

煤矿高浓度胶结充填体能量演化特征试验研究

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2022.03.005
基金项目: 

国家重点研发计划 2017YFC0603002

详细信息
    作者简介:

    杨宝贵(1967—),男,江苏大丰人,教授,博士生导师,主要从事充填采矿方面的研究工作。Tel:010-62339041,E-mail: baogui@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: TU45

Experimental study on the energy evolution characteristics of high-concentration cemented backfill in coal mine

  • 摘要: 为了研究煤矿高浓度胶结充填体的能量演化特征,借助RTR-2000高压岩石三轴动态测试系统开展了高浓度胶结充填体不同围压下的常规三轴压缩试验,分析了试件变形破坏过程中的应变能演化规律及围压效应。研究结果表明:(1)对于围压不为0的试件,峰值强度对应的耗散应变能占吸收应变能的比例超过70 %,试件在达到峰值强度前已经发生剧烈的塑性变形和破坏;(2)试件变形破坏过程中,吸收应变能快速增加,弹性应变能先积累后释放,峰值强度时达到储能极限,耗散应变能自屈服变形阶段开始快速增长;(3)相同轴向应变条件下,围压越大,试件的吸收应变能、弹性应变能越大,高围压试件的耗散应变能随轴向应变的增加将超过低围压试件的耗散应变能,围压可以大幅改善试件的应力水平,限制试件的径向变形,提高试件的储能能力,抑制试件的变形破坏。
  • 图  1  试件

    Figure  1.  The specimens

    图  2  测试系统

    Figure  2.  The test system

    图  3  UdUe的关系

    Figure  3.  The relationship between Ud and Ue

    图  4  能量演化曲线

    Figure  4.  Energy evolution curve

    图  5  吸收应变能演化曲线

    Figure  5.  Evolution curve of absorbed strain energy

    图  6  弹性应变能演化曲线

    Figure  6.  Evolution curve of elastic strain energy

    图  7  耗散应变能演化曲线

    Figure  7.  Evolution curve of dissipated strain energy

    表  1  煤矸石级配

    Table  1.   Grading of coal gangue

    0~5 mm 5~10 mm 10~15 mm n
    46.35% 28.94% 24.71% 0.7
    注:n为级配递减系数。
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    表  2  峰值强度对应的应变能

    Table  2.   Strain energy corresponding to peak strength

    试件编号 U/ (MJ·m-3) Ue/ (MJ·m-3) Ud/ (MJ·m-3) Ue/U Ud/U
    SJ-0 0.025 5 0.013 5 0.012 0 0.529 4 0.470 6
    SJ-1 0.066 2 0.019 4 0.046 8 0.293 1 0.706 9
    SJ-2 0.220 3 0.049 4 0.170 9 0.224 2 0.775 8
    SJ-3 0.426 6 0.121 8 0.304 8 0.285 5 0.714 5
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-26
  • 修回日期:  2021-12-01
  • 刊出日期:  2022-06-20

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