[發(fā)明專利]一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110679526.7
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113405891A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙康;周昀;嚴(yán)雅靜;楊健;何志偉;敖文強(qiáng);陳潼;賴彥銘;趙康奇;伍俊
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發(fā)明公開了一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，包括步驟一、制作多組膠結(jié)充填體試樣材料，并在澆筑過程中摻入不同百分比含量的引氣劑；二、對膠結(jié)充填體試樣材料進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)；三、計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料在初始損傷狀態(tài)下的有效割線彈性模量；四、計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料的初始損傷；五、采用掃描電子顯微鏡觀測不同引氣劑含量的膠結(jié)充填體試樣材料的形貌和結(jié)構(gòu)性能。本發(fā)明能夠有效應(yīng)用在膠結(jié)充填體試樣材料的力學(xué)性能分析中，能夠?yàn)榈V山企業(yè)更有效地利用尾砂膠結(jié)充填體維護(hù)采空區(qū)圍巖穩(wěn)定、保障安全生產(chǎn)提供科學(xué)參考依據(jù)，效果顯著，便于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山充填開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法。

背景技術(shù)

在礦山充填工程實(shí)際中，膠結(jié)充填體材料先通過攪拌機(jī)令其充分混合，然后再利用管道運(yùn)輸?shù)降叵虏煽諈^(qū)，膠結(jié)充填體通常用于臨時(shí)或永久支撐采空區(qū)，其力學(xué)性能與混凝土類似，如膠結(jié)充填體的制備工藝和硬化過程的滲水、干縮、水泥的水化熱等易造成充填體材料內(nèi)部有氣泡、孔洞、微裂紋、微孔隙等初始缺陷，這些初始缺陷控制著脆性材料的破壞機(jī)制，決定著脆性材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此，對膠結(jié)充填體材料進(jìn)行初始缺陷測試，對地下礦山采空區(qū)的穩(wěn)定性具有重要的理論和實(shí)踐意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對巖石、混凝土等脆性材料進(jìn)行研究時(shí)，一般將它們視為內(nèi)部不存在初始缺陷來處理。根據(jù)連續(xù)損傷力學(xué)理論可知，初始損傷變量的直接測量非常困難，至今沒有人對脆性材料的初始缺陷的分布進(jìn)行過詳細(xì)的定量測量，有學(xué)者從混凝土的外部表現(xiàn)推求缺陷率、損傷變量等單一參數(shù)。而對于充填體材料初始缺陷損傷量的測定，卻未有學(xué)者進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，其方法步驟簡單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，能夠有效應(yīng)用在膠結(jié)充填體試樣材料的力學(xué)性能分析中，能夠?yàn)榈V山企業(yè)更有效地利用尾砂膠結(jié)充填體維護(hù)采空區(qū)圍巖穩(wěn)定、保障安全生產(chǎn)提供科學(xué)參考依據(jù)，效果顯著，便于推廣。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，包括以下步驟：

步驟一、制作多組膠結(jié)充填體試樣材料，并在澆筑過程中摻入不同百分比含量的引氣劑；

步驟二、對膠結(jié)充填體試樣材料進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)；

步驟三、通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料在初始損傷狀態(tài)下的有效割線彈性模量；

步驟四、計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料的初始損傷；

步驟五、采用掃描電子顯微鏡觀測不同引氣劑含量的膠結(jié)充填體試樣材料的形貌和結(jié)構(gòu)性能，進(jìn)行分析驗(yàn)證。

上述的一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，步驟一中所述膠結(jié)充填體試樣材料的濃度為68％，灰砂比為1:8，尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm。

上述的一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，步驟一中所述不同百分比含量的引氣劑為：引氣劑摻量分別占水泥用量的0％、0.05％、0.1％、0.2％和0.4％。

上述的一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，步驟三中所述通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料在初始損傷狀態(tài)下的有效割線彈性模量的具體過程包括：

根據(jù)公式計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料在給定初始損傷狀態(tài)下的有效割線彈性模量其中，σ(D)為給定初始損傷狀態(tài)D下的應(yīng)力，ε(D)為給定初始損傷狀態(tài)D下的應(yīng)變。

上述的一種膠結(jié)充填體材料初始損傷測試方法，步驟四中所述計(jì)算膠結(jié)充填體試樣材料的初始損傷的具體過程包括：