中國礦業(yè)大學“大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃”項目驗收表

1、中國礦業(yè)大學“大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃”項目驗收表項目編號： 本表適用于省級及2009年以后校級項目項目級別省級 校級項目名稱礦井固體充填多場耦合規(guī)律研究姓名性別學號專業(yè)年級學生所在學院項目 主持人高爽男10094712工程力學09力建學院移崢峰男10094729工程力學09力建學院項目 成員趙建兵男10094734工程力學09安全學院指導教師浦海職務職稱教授立項時間2011年6月計劃完成時間2012年12月實際完成時間2012年12月大學生實踐創(chuàng)新論壇學術報告次數(shù)1聽取大學生實踐創(chuàng)新論壇報告次數(shù)3項目取得的成果、特色與創(chuàng)新、參與者的收獲與體會（以條文方式列敘）： 1. 取得的成果(1) 本文從

2、流變力學的一般解法出發(fā)，以經(jīng)典流變力學中的Burgers模型為基礎，根據(jù)靜力平衡方程，有效應力原理，幾何方程推導了巖石在應力和水壓力作用下的應力平衡方程；(2) 根據(jù)達西定律，滲流場連續(xù)性方程以及滲流定解邊界條件推導了滲流場控制方程，建立了多孔介質(zhì)的滲流-蠕變耦合數(shù)學模型。(3) 根據(jù)推導建立的滲流-蠕變耦合數(shù)學模型，運用多物理場耦合軟件COMSOL Multiphysics分析計算平臺，對不同開采方式下，不同孔隙水壓作用下，覆巖蠕變的規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究。2. 特色與創(chuàng)新(1) 理論方面建立了礦井固體充填溫度蠕變耦合方程；(2) 通過多場耦合軟件COMSOL進行數(shù)值模擬，在總結(jié)大量模擬結(jié)果的

3、基礎上總結(jié)礦井固體充填多場（滲流、溫度、氣體和蠕變）耦合的規(guī)律。3. 收獲與體會首先，對破碎巖石壓實蠕變的科研現(xiàn)狀有了更深的了解。水飽和狀態(tài)下破碎巖體的蠕變試驗方法及特性與上述一般巖石的蠕變有其特點。破碎巖體是一種介于固體和液體之間的散粒體材料，在外力作用下發(fā)生變形時，發(fā)生顆粒重排，使顆粒間通過接觸力的相互作用達到新的平衡，其每一級加載，都會引起破碎巖體的組構(gòu)變化，使相關的孔隙分布發(fā)生相應的變化?？梢哉f，蠕變引起孔隙的變化，反過來孔隙結(jié)構(gòu)的緩慢變化導致蠕變。所以，對于破碎巖體，孔隙率是反映其蠕變特性的一個物理量。以往文獻中的試驗，一般只得到了某一級應力水平下軸向應變的蠕變短時歷程曲線，尚未全面

4、反映蠕變過程中孔隙率的變化規(guī)律。其次，對試驗儀器以及試驗方案的選取有了更結(jié)合實際的選取：無圍壓松散破碎巖石軸向承載后易發(fā)生橫向流動，不能承受較大荷載，但煤礦工作面巷道周圍等特殊場所的破碎巖石不但具有圍壓，有時圍壓還相當可觀。為此，設計了破碎巖體多相耦合蠕變試驗裝置，利用擺錘杠桿式系統(tǒng)提供載荷。當達到壓力后可實施斷電，依靠絲杠自身鎖緊繼續(xù)提供壓力，避免長時試驗過多的能源消耗。變形測試采用FT81位移傳感器聯(lián)合LVDV-3型數(shù)顯儀；為了使巖樣盡量保持恒載狀態(tài)，在變形儀下方需安裝一個剛度系數(shù)適中的彈簧；此外，在承壓變形儀的上方還要加裝一個球鉸，球鉸的作用是防止由于底座或者彈簧的不平衡導致施加偏載。破

5、碎巖石承壓變形儀裝配高度300mm（其中活塞高度140mm，缸筒長度170mm），缸筒外徑100mm，壁厚15mm；加工時用了普通45號鋼進行全淬火處理，以提高硬度防止碎石棱角刮傷內(nèi)壁增加阻力；缸筒底部和底座依靠螺栓聯(lián)結(jié)。變形儀設計的最大加載軸壓為180MPa。拼裝變形儀，并裝入待測破碎巖樣?？紤]位移計行程和預算最大變形，未壓縮破碎巖樣控制高度為128mm，每次輕微晃動至密實；分三組載荷工況進行試驗，分別為4MPa、8MPa、12MPa。測試過程為，提供位移加載到工況載荷，記錄加載過程。每組變形儀提供兩套位移測試系統(tǒng)，位移讀數(shù)取它們的平均值。每天在固定時段觀測載荷，必要時補償載荷，記錄位移數(shù)據(jù)和時間。每種試驗進行3-5組，取試驗數(shù)據(jù)的平均值為最終結(jié)果。對結(jié)果離散較大的試驗方案增加試驗組數(shù)，直到有3組以上相近結(jié)論。 再者，經(jīng)過十來個月的試驗我體會到了：階段性的學習與實驗總結(jié)是及時發(fā)現(xiàn)和解決問題的好方法。在實驗過程中，大到如何查閱文獻，如何設計實驗，如何做好實驗記錄、實驗室衛(wèi)生的保持、如何做好實驗分工等等。點滴之處，我們學到的不僅僅是實驗本身，更重要的是這些細節(jié)的培養(yǎng)、嚴謹求實的科學態(tài)度的培養(yǎng)以及思想、道德、人生觀、價值觀的影響對我們今后的學習生活和工作有很大的幫助，使我們的個人素質(zhì)有所提高。我們忙碌著，因為放棄了很多娛樂休閑的時間，