[發(fā)明專利]不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110905000.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN113588371A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙康;楊健;嚴(yán)雅靜;宋宇峰;于祥;陳潼;賴彥銘;趙康奇;敖文強(qiáng);伍俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N3/08;G06F30/20
• 代理公司: 西安啟誠(chéng)專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本公開了一種不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，包括步驟一、制備充填體試樣；二、對(duì)充填體試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；三、測(cè)量充填體試樣的重量、長(zhǎng)度、寬度和高度；四、對(duì)充填體試樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試；五、對(duì)充填體試樣的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析；六、建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型。本發(fā)明通過(guò)制備不同纖維作用下的纖維增強(qiáng)充填體試樣，并進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試分析，建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型，模型合理有效，能夠有效適用于不同纖維增強(qiáng)充填體本構(gòu)關(guān)系中，對(duì)礦山充填開采工程設(shè)計(jì)與分析具有很好的參考價(jià)值，能夠?yàn)樘岣呶采澳z結(jié)充填體材料穩(wěn)定性，保障礦山采空區(qū)充填效果奠定理論基礎(chǔ)，效果顯著，便與推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山充填開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法。

背景技術(shù)

隨著礦產(chǎn)資源不斷地被開發(fā)利用，地下礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量日趨減少，埋藏深度淺、圍巖穩(wěn)固、品位高的礦產(chǎn)資源已被開采殆盡。隨著采礦工作向深部開展，受高地應(yīng)力的影響，圍巖穩(wěn)定性差，充填采礦法成為了保障井下安全開采的首選。因此，充填體的力學(xué)特性是工程技術(shù)人員非常關(guān)心的核心問(wèn)題，其力學(xué)特性受多種因素影響，比如基質(zhì)材料、灰砂配比、外加增強(qiáng)劑等。

外加增強(qiáng)劑是增強(qiáng)充填體穩(wěn)定性的有利手段之一，其中纖維是一種非常有效的增強(qiáng)劑，纖維不僅能增強(qiáng)充填體的強(qiáng)度，而且還能讓充填體在應(yīng)力峰值后保持一定的抗壓能力而不被破壞。

現(xiàn)有技術(shù)中，薛改利研究了摻纖維尾砂充填體的抗壓力學(xué)特性，表明摻纖維充填體具有“裂而不碎”的特征，并從微觀角度揭示了纖維增強(qiáng)作用機(jī)理；Xu等研究了溫度對(duì)纖維增強(qiáng)尾砂膠結(jié)充填體抗壓強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度隨著纖維含量的增加而增加，但當(dāng)摻入0.15％的纖維時(shí)，無(wú)論溫度如何，抗壓強(qiáng)度都會(huì)降低；Cao等用三種不同類型纖維對(duì)充填體的強(qiáng)度、韌性和微觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明不同纖維類型和不同纖維含量的加入使充填體的韌性發(fā)生顯著變化，纖維含量影響充填體的強(qiáng)度性能；鄧友生等研究了不同長(zhǎng)度的聚丙烯腈纖維對(duì)膨脹土強(qiáng)度的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)膨脹土的強(qiáng)度隨著纖維長(zhǎng)度的增加而增加。通過(guò)大量試驗(yàn)研究表明，纖維是可以增強(qiáng)充填體強(qiáng)度的，其中影響因素有纖維的類型、含量及纖維長(zhǎng)度等。

但是，現(xiàn)有的損傷本構(gòu)模型不能理想地描述纖維增強(qiáng)充填體的峰后應(yīng)力變化特征，因而，也不能通過(guò)理論模型分析和評(píng)估不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，其方法步驟簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。通過(guò)制備不同纖維作用下的纖維增強(qiáng)充填體試樣，并進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果計(jì)算分析，建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型，模型合理有效，能夠有效適用于不同纖維增強(qiáng)充填體本構(gòu)關(guān)系中，對(duì)礦山充填開采工程設(shè)計(jì)與分析具有很好的參考價(jià)值，能夠?yàn)樘岣呶采澳z結(jié)充填體材料穩(wěn)定性，保障礦山采空區(qū)充填效果奠定理論基礎(chǔ)，效果顯著，便與推廣。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種不同纖維作用下纖維增強(qiáng)充填體的力學(xué)特性分析方法，包括以下步驟：

步驟一、制備充填體試樣，所述充填體試樣包括無(wú)纖維充填體試樣、聚丙烯腈纖維增強(qiáng)充填體試樣、玻璃纖維增強(qiáng)充填體試樣、聚丙烯腈與玻璃混合纖維增強(qiáng)充填體試樣；

步驟二、對(duì)所述充填體試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

步驟三、測(cè)量所述充填體試樣的重量、長(zhǎng)度、寬度和高度；

步驟四、對(duì)所述充填體試樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試；

步驟五、對(duì)所述充填體試樣的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析；

步驟六、建立纖維增強(qiáng)充填體的損傷本構(gòu)模型。