中國礦業(yè)大學(xué)“大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目驗(yàn)收表

1、中國礦業(yè)大學(xué)“大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目驗(yàn)收表項(xiàng)目編號(hào)： 本表適用于省級(jí)及2009年以后校級(jí)項(xiàng)目項(xiàng)目級(jí)別省級(jí) 校級(jí)項(xiàng)目名稱礦井固體充填多場(chǎng)耦合規(guī)律研究姓名性別學(xué)號(hào)專業(yè)年級(jí)學(xué)生所在學(xué)院項(xiàng)目 主持人高爽男10094712工程力學(xué)09力建學(xué)院移崢峰男10094729工程力學(xué)09力建學(xué)院項(xiàng)目 成員趙建兵男10094734工程力學(xué)09安全學(xué)院指導(dǎo)教師浦海職務(wù)職稱教授立項(xiàng)時(shí)間2011年6月計(jì)劃完成時(shí)間2012年12月實(shí)際完成時(shí)間2012年12月大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新論壇學(xué)術(shù)報(bào)告次數(shù)1聽取大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新論壇報(bào)告次數(shù)3項(xiàng)目取得的成果、特色與創(chuàng)新、參與者的收獲與體會(huì)（以條文方式列敘）： 1. 取得的成果(1) 本文從

2、流變力學(xué)的一般解法出發(fā)，以經(jīng)典流變力學(xué)中的Burgers模型為基礎(chǔ)，根據(jù)靜力平衡方程，有效應(yīng)力原理，幾何方程推導(dǎo)了巖石在應(yīng)力和水壓力作用下的應(yīng)力平衡方程；(2) 根據(jù)達(dá)西定律，滲流場(chǎng)連續(xù)性方程以及滲流定解邊界條件推導(dǎo)了滲流場(chǎng)控制方程，建立了多孔介質(zhì)的滲流-蠕變耦合數(shù)學(xué)模型。(3) 根據(jù)推導(dǎo)建立的滲流-蠕變耦合數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL Multiphysics分析計(jì)算平臺(tái)，對(duì)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(jìn)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(chǎng)耦合軟件COMSOL進(jìn)行數(shù)值模擬，在總結(jié)大量模擬結(jié)果的

3、基礎(chǔ)上總結(jié)礦井固體充填多場(chǎng)（滲流、溫度、氣體和蠕變）耦合的規(guī)律。3. 收獲與體會(huì)首先，對(duì)破碎巖石壓實(shí)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?cè)囼?yàn)方法及特性與上述一般巖石的蠕變有其特點(diǎn)。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(shí)，發(fā)生顆粒重排，使顆粒間通過接觸力的相互作用達(dá)到新的平衡，其每一級(jí)加載，都會(huì)引起破碎巖體的組構(gòu)變化，使相關(guān)的孔隙分布發(fā)生相應(yīng)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(dǎo)致蠕變。所以，對(duì)于破碎巖體，孔隙率是反映其蠕變特性的一個(gè)物理量。以往文獻(xiàn)中的試驗(yàn)，一般只得到了某一級(jí)應(yīng)力水平下軸向應(yīng)變的蠕變短時(shí)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(duì)試驗(yàn)儀器以及試驗(yàn)方案的選取有了更結(jié)合實(shí)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(dòng)，不能承受較大荷載，但煤礦工作面巷道周圍等特殊場(chǎng)所的破碎巖石不但具有圍壓，有時(shí)圍壓還相當(dāng)可觀。為此，設(shè)計(jì)了破碎巖體多相耦合蠕變?cè)囼?yàn)裝置，利用擺錘杠桿式系統(tǒng)提供載荷。當(dāng)達(dá)到壓力后可實(shí)施斷電，依靠絲杠自身鎖緊繼續(xù)提供壓力，避免長(zhǎng)時(shí)試驗(yàn)過多的能源消耗。變形測(cè)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(gè)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(gè)球鉸，球鉸的作用是防止由于底座或者彈簧的不平衡導(dǎo)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(zhǎng)度170mm），缸筒外徑100mm，壁厚15mm；加工時(shí)用了普通45號(hào)鋼進(jìn)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(shè)計(jì)的最大加載軸壓為180MPa。拼裝變形儀，并裝入待測(cè)破碎巖樣?？紤]位移計(jì)行程和預(yù)算最大變形，未壓縮破碎巖樣控制高度為128mm，每次輕微晃動(dòng)至密實(shí)；分三組載荷工況進(jìn)行試驗(yàn)，分別為4MPa、8MPa、12MPa。測(cè)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(cè)試系統(tǒng)，位移讀數(shù)取它們的平均值。每天在固定時(shí)段觀測(cè)載荷，必要時(shí)補(bǔ)償載荷，記錄位移數(shù)據(jù)和時(shí)間。每種試驗(yàn)進(jìn)行3-5組，取試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值為最終結(jié)果。對(duì)結(jié)果離散較大的試驗(yàn)方案增加試驗(yàn)組數(shù)，直到有3組以上相近結(jié)論。 再者，經(jīng)過十來個(gè)月的試驗(yàn)我體會(huì)到了：階段性的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)總結(jié)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題的好方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，大到如何查閱文獻(xiàn)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何做好實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生的保持、如何做好實(shí)驗(yàn)分工等等。點(diǎn)滴之處，我們學(xué)到的不僅僅是實(shí)驗(yàn)本身，更重要的是這些細(xì)節(jié)的培養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)以及思想、道德、人生觀、價(jià)值觀的影響對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)生活和工作有很大的幫助，使我們的個(gè)人素質(zhì)有所提高。我們忙碌著，因?yàn)榉艞壛撕芏鄪蕵沸蓍e的時(shí)間，