煤巖動靜力學參數(shù)關(guān)系試驗研究

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1、第43卷第1期煤田地質(zhì)與勘探Vol.43No.12015年2月COALGEOLOGY&EXPLORATIONFeb.2015文章編號:1001-1986(2015)01-0017-05煤巖動靜力學參數(shù)關(guān)系試驗研究于師建，楊永杰劉偉韜(山東科技大學資源與環(huán)境工程學院，山東青島266590)摘要:煤巖的動、靜力學參數(shù)關(guān)系的試驗研究，對研究煤巖的位移和變形特征及工程支護設(shè)計具有重要意義。將取自新河煤礦3煤的煤樣加工成Φ50mm×100mm的圓柱體標準試件；采用500kHz頻率的縱橫波換能器分別進行縱橫波速度測試；在MTS815.03電液伺服試驗機上進行單軸壓縮試驗，得到靜態(tài)彈性模量和

2、泊松比。試驗結(jié)果表明：煤巖動彈性模量與橫波速度相關(guān)性強于與縱波速度的相關(guān)性，煤巖介質(zhì)的縱波對孔隙和裂隙發(fā)育程度的敏感程度要比橫波高；煤巖試件Ed/Es比值主要集中在1.4~1.7，室內(nèi)煤巖試件動、靜彈性模量和動靜泊松比之間存在較好的線性相關(guān)關(guān)系。關(guān)鍵詞：煤巖；彈性模量；泊松比；縱波速度；橫波速度中圖分類號：P631文獻標識碼：ADOI:10.3969/j.issn.1001-1986.2015.01.004ExperimentalstudyontherelationshipbetweendynamicandstaticmechanicalparametersofcoalYUSh

3、ijian,YANGYongjie,LIUWeitao(CollegeofNaturalResourcesandEnvironmentalEngineering,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)Abstract:Experimentalstudyonrelationshipsbetweendynamicandstaticmechanicalparametersofcoalsishighlysignificantforstudyondisplacementanddeformationchar

4、acteristicsofcoalanddesignofsupportproject.Coalsamplestakenfromthe3thseaminXinhemineareshapedintostandardizedcylindersamples(Φ50mm×100mm).P-waveands-wavevelocitiesweremeasuredusingtransducerwithafrequencyof500kHz.Theuniaxialcompre-ssiontestswerecarriedoutontheMTS815.03Electro-hydraulicservo-

5、controlledtestingmachinetoobtainthestaticelasticmodulusandPoisson’sratio.Experimentalresultsshowedthatthecorrelativitybetweendynamicelasticmodulusands-wavevelocityofcoalisbetterthanthatwithp-wavevelocity.TheratioofEd/Esismainlydistributedbetween1.4and1.7inthetestedsamples.Thereisagoodlinearr

6、elationshipbetweendynamic/staticelasticmodulusanddynamic/staticPoisson’sratiointestedsamples.Keywords:coal;elasticmodulus;Poisson’sratio;p-wavevelocity;s-wavevelocity[2][3]煤巖的位移和變形特征對煤巖巷道支護的設(shè)計縫法、鉆孔千斤頂法。這幾類方法需要耗費大量具有重要意義，而煤巖的位移和變形特征取決于煤的人力物力，難以大范圍推廣應(yīng)用。巖的力學參數(shù)。然而煤是遠古地表腐植物沉積演化材料的形變特性與彈性波在材料中的傳播速

7、度[4]的一種巖類礦物，成巖后具有不均勻性，由不同形存在確定的數(shù)量關(guān)系，是求取材料動態(tài)力學參數(shù)狀、大小的塊狀顆粒疊壓而成，微空洞、微裂隙非的基本關(guān)系式。煤巖彈性波速度測試能夠方便地在常發(fā)育，加上層理、節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面的影響，煤現(xiàn)場或?qū)嶒炇疫M行，因而煤巖動態(tài)力學參數(shù)可以通[5]巖是一類含有原始損傷的微觀非均質(zhì)體。同其他沉過聲波測試的方法得到。由于煤巖不是線彈性、積巖石相比，煤巖微組分更為復雜多樣，煤巖微結(jié)均勻和各向同性介質(zhì)，動態(tài)力學參數(shù)不能取代靜態(tài)構(gòu)也更為復雜多變，受煤巖微組分和微結(jié)構(gòu)的影響，