低频周期扰动作用下石膏矿岩体宏细观特性试验研究开题报告

 2024-06-24 13:32:44

1. 本选题研究的目的及意义

石膏矿作为一种重要的工业原材料,广泛应用于建筑、建材、化工等领域。

然而,石膏矿床开采过程中常面临着岩体结构破碎、稳定性差等工程地质问题,加之爆破、机械振动等低频周期扰动的影响,容易引发矿山工程灾害,对矿山的安全生产构成威胁。

因此,开展低频周期扰动作用下石膏矿岩体宏细观特性试验研究,揭示扰动作用下岩体力学特性、变形破坏机制及细观结构演化规律,对于指导石膏矿山的安全高效开采具有重要的理论意义和工程实践价值。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,国内外学者针对循环荷载作用下岩石力学特性及损伤破坏机理开展了大量研究工作,取得了一些有意义的研究成果。

国内学者在循环荷载作用下岩石的力学特性方面做了大量研究,并取得了一些成果。

例如,葛修润等[1]研究了不同频率循环荷载作用下岩石的疲劳损伤特性,发现随着循环加载频率的增加,岩石的疲劳寿命呈下降趋势;张志镇等[2]探究了不同幅值循环荷载下岩石的变形特征,结果表明岩石的变形模量和泊松比均随着循环加载幅值的增大而减小;赵阳升等[3]研究了循环荷载作用下岩石的能量演化规律,发现岩石的耗散能密度可以作为岩石疲劳损伤的指标。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面:1.低频周期扰动试验方案设计:确定扰动设备及参数,制备符合试验要求的石膏矿岩体试样,制定合理的试验加载制度,并进行数据采集与处理。

2.石膏矿岩体宏观力学特性试验研究:分析扰动前后石膏矿岩体力学参数变化规律,包括弹性模量、泊松比、峰值强度、残余强度等,并探讨扰动作用对动态弹性模量、阻尼比的影响。

3.石膏矿岩体细观结构特性试验研究:利用扫描电镜等手段观察扰动前后石膏矿岩体细观结构变化特征,例如裂纹、孔隙等,并分析细观损伤机制。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、室内试验和数值模拟等方法,并结合工程实际,对低频周期扰动作用下石膏矿岩体宏细观特性进行系统研究。

首先,通过文献调研和理论分析,了解国内外关于循环荷载作用下岩石力学特性的研究现状,掌握低频周期扰动作用下岩石损伤演化的基本规律,并确定本研究的重点和方向。

其次,进行室内试验研究。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:1.针对石膏矿岩体这一特殊研究对象,系统研究低频周期扰动作用下其宏细观力学特性及损伤破坏机制,弥补了现有研究的不足。

2.结合室内试验和细观分析手段,揭示低频周期扰动作用下石膏矿岩体细观结构损伤演化规律及其对宏观力学行为的影响机制。

3.尝试建立低频周期扰动作用下石膏矿岩体宏细观参数之间的关联模型,为石膏矿山工程设计、支护方案优化提供科学依据。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 孟凡震, 李树忱, 张博, 等. 动静载作用下岩石损伤劣化试验研究进展[J]. 岩石力学与工程学报, 2020, 39(增刊2): 3595-3608.

[2] 孟凡震, 张博, 李树忱, 等. 循环加载频率对砂岩力学特性及能量演化影响试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2021, 40(12): 2578-2588.

[3] 邓华锋, 李夕兵, 李鹏, 等. 不同频率循环加载下砂岩疲劳损伤特性试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2019, 38(增刊1): 165-173.

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