国家自然科学基金(51374123)
- 作品数：11 被引量：60H指数：5
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- 加载速率影响的煤体破裂过程声-电荷试验研究被引量：8
- 2017年
- 为建立加载速率影响下煤体不同失稳形式的声发射-电荷判据,以阜新五龙矿某工作面为研究对象,采用物理试验研究方法,开展了不同加载速率下煤体破裂过程声-电荷监测试验,深入研究了加载速率影响的煤体力学性质、破裂规律和煤体破裂过程能量耗散与声发射-电荷信号的对应关系。研究结果表明:加载速率越高,应力调整越提前,煤样单轴抗压强度增加,累积变形能耗散加剧,煤体失稳形式由静载失稳过渡到类动载扰动失稳,煤体失稳破坏的动力特征明显,压缩型冲击地压动力灾害发生几率增大;不同加载速率下煤岩破裂过程产生的声-电荷信号变化与煤岩受载的应力突变具有较好的一致性;对所用煤样的声发射-电荷信号进行量化分析,初步提出了判定煤体失稳形式的声-电荷复合判定依据,在不同矿区、不同工作面上,可依据监测获得的声-电荷现场数据辅以采动应力场的变化情况,对采动过速诱发的煤体压缩型冲击地压的发生几率进行预测和预警。
- 肖晓春丁鑫丁鑫赵鑫潘一山王爱文
- 关键词：加载速率能量耗散
- 不同加载路径煤岩破裂过程声-电荷复合信号特性被引量：7
- 2016年
- 通过开展不同加载路径下煤岩力学行为及其变形破裂过程声发射和电荷信号特性试验研究,从能量角度分析了加载路径影响的煤岩力学行为和承载能力的变化规律。对极化引起的煤岩表面微电势的产生和衰减进行了理论推演,理论分析结果对煤岩变形破坏过程中声发射与电荷信号产生和变化特征进行了较好的解释。试验结果表明:煤岩变形破坏过程声-电荷信号增减与承载结构破坏所致应力突降呈现出较好的一致性。受载初期两种信号幅值较低且为离散型,随载荷增加,信号幅值、密集程度显著提高且向连续型过渡,峰值前后声-电高值信号连续出现。煤岩受载变化次数越多,强度、峰前应变能越高,振铃计数变化率和能量变化率越高,电荷量变化率越大。由此提出了基于声-电荷复合信号幅值和信号变化率的煤体破坏和失稳灾变预测方法。
- 丁鑫肖晓春吴迪潘一山
- 关键词：加载路径煤岩破裂
- 吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律研究
- 为探究吸附损伤影响的煤岩力学性质演化规律和瓦斯煤岩受载灾变机制，采用物理试验和理论分析方法，以具有突出-冲击灾害特征的煤岩为研究对象，开展了煤岩瓦斯吸附规律试验，利用吸附损伤煤岩开展不同受载条件下吸附损伤瓦斯煤岩的破坏规...
- 王磊
- 关键词：煤岩力学性质破坏特征
- 文献传递
- 基于J积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究被引量：3
- 2014年
- 颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究.首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放.然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈.研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律.
- 徐军肖晓春潘一山丁鑫
- 关键词：J积分单轴压缩
- 超声热效应下型煤中气体解吸规律试验研究被引量：3
- 2015年
- 为了研究超声热效应对于气体解吸的影响规律,利用自行研制的具备施加超声功能的吸附解吸装置,对吸附饱和氮气的型煤试件开展超声热效应下的气体解吸试验。利用试验数据,拟合出了不同氮气压力下超声热效应作用过程中温度变化方程,解吸量方程及解吸速率方程。同时,对解吸量方程和解吸速率方程进行了试验数据验证。结果表明：超声热效应作用能够有效地提高型煤试样的温度,提高氮气的解吸130.9%~145.8%。验证结果相对误差集中在5%以内,拟合方程能够反映出超声热效应作用过程中解吸量及解吸速率的变化情况。
- 吴迪徐军肖晓春丁鑫王磊
- 关键词：温度变化
- 超声作用下煤岩细观损伤演化模型及增渗机理研究被引量：10
- 2016年
- 渗透率是指在一定压差下,多孔介质材料允许流体通过的能力,是描述多孔介质渗透性的重要物理参数。依据连续介质力学和唯象理论,在细观尺度上考虑了超声二次损伤对颗粒煤岩渗透率的重要影响,建立了超声激励过程中机械及热效应导致的有效应力和损伤量的理论模型。开展了不同气体压力下颗粒煤岩渗透率测定试验,拟合得到了渗透率与气体压力之间的经验公式,建立了煤岩气测渗透率、有效应力和二次损伤量间的关系模型。结果表明:超声作用能够有效提高颗粒煤岩体系的渗透率,有效应力的逐渐增大是超声增渗的主要原因;接触颗粒面元间损伤的增加和显著的热效应是渗透率增长率下降的主要影响因素。研究工作对煤层气增渗机理及优化开采具有重要的科学意义和工程实用价值。
- 肖晓春丁鑫徐军潘一山吴迪吕祥锋
- 关键词：细观尺度唯象理论
- 围压作用下煤岩材料超声致裂规律研究被引量：3
- 2015年
- 当超声波在煤岩固体材料中传播时,受其机械效应,煤岩基质固体颗粒间相互作用。从超声波的机械效应角度结合断裂力学,对围压影响的超声激励破岩机制进行探讨,利用RFPA2D岩石破裂过程分析系统对超声激励不同围压下煤岩致裂过程进行了数值试验验证。研究表明:围压降低了煤岩内部裂纹的断裂强度因子,改变裂纹尖端应力场;围压对煤岩破裂具有抑制作用,在相同功率超声作用下,围压越大,超声激励碎岩程度越低;数值实验表明,随着围压增加,超声致裂煤岩影响区域逐渐减小,煤岩破坏形式由低围压下的张拉和剪切破坏共同作用逐渐向高围压下单一剪切破坏过渡。相同有效声压作用下,煤岩破裂过程中主应力随煤岩围压升高而增大。
- 肖晓春丁鑫潘一山吴迪赵鑫王磊
- 关键词：煤岩破裂
- 超声机械效应致裂煤岩增渗规律研究被引量：5
- 2016年
- 超声机械效应致裂煤岩过程中裂纹的萌生、扩展过程及增渗规律仅凭借物理实验无法得到,煤岩破裂能量变化、煤岩应力-应变关系及储层渗透特性变化缺乏深入的研究。结合CT观测及渗透率的气测实验对煤岩破裂声发射、有效声压及声波对煤岩体裂纹扩展规律进行了深入探讨;开展了超声机械效应致裂煤岩的数值试验研究。结果表明:煤岩破裂过程应力变化率和煤岩声发射现象具有一致性;有效声压的增大有利于裂纹扩展和贯穿,使煤岩体内部原本互不相通的裂纹裂隙形成了相互贯通的网络,从而提高了煤岩的渗透率。
- 赵鑫肖晓春潘一山徐军李鑫
- 关键词：声发射
- 有机朗肯循环-喷射式制冷功冷联产系统热力分析
- 2019年
- 为充分利用地热能资源,在有机朗肯循环(ORC)基础上,结合喷射式制冷系统(ER),提出了一种新型有机朗肯循环-喷射式制冷功冷联产系统.以110℃饱和地热水为热源,采用R123为循环工质,基于热力学第一、第二定律建立了联产系统热力学理论模型,编制计算程序并以能源利用率为评价指标进行了系统热力性能分析.结果表明,抽汽份额α在0~0.7内,能源利用率随蒸发压力p3增加而增加,而抽汽份额α在0.8~1之间时,能源利用率随蒸发压力增加而逐渐减小;能源利用率随抽汽压力p6增大而增大,且抽汽份额α越大增幅越高;随冷凝压力p10增加能源利用率不断减小,当p10为0.3 MPa,α为1时,能源利用率达到最大值为74.1%;制冷蒸发温度T8越高能源利用率越大,且抽汽份额α越大能源利用率增幅越大.
- 杨新乐卜淑娟戴文智李惟慷李奇
- 关键词：有机朗肯循环喷射式制冷热力分析
- 颗粒煤岩破裂过程声发射与电荷感应试验被引量：25
- 2015年
- 考虑颗粒间摩擦和黏结力作用,建立了基于颗粒物质力链失稳的煤岩体破裂判据。分析颗粒煤岩单轴压缩试验结果,得到了颗粒煤岩抗压强度、弹性模量随颗粒煤岩粒径增加而降低的变化规律,从细观尺度证明了煤岩单轴压缩张拉破坏的根源为剪切破坏。分级和循环2种加载试验研究结果表明:颗粒煤岩破裂过程中的声、电荷信号与力链中颗粒摩擦及粘结情况密切相关,声、电荷信号的产生机理存在本质上的差别。从破裂类型看,微裂隙的张拉破坏和颗粒摩擦错动均可导致声发射出现,而煤岩颗粒间的摩擦和微破裂面的相互错动是产生大量自由电荷、发生电荷感应现象的主要原因。可以利用声信号高—低—高的周期变化次数预测采动煤岩体经历的分级和循环加卸载次数;电荷信号首次突变—平稳—突变的出现时间是采动岩体应力阶段的划分标准。声、电荷信号幅值突变的剧烈程度是采动煤岩体失稳的重要前兆物理信息,可由此预测煤岩体稳定性,以便及时做出预警和相应的防护措施。
- 肖晓春丁鑫潘一山王学滨徐军罗浩赵鑫
- 关键词：声发射
