山西省青年科技研究基金(2011021024-2)
- 作品数：10 被引量：139H指数：8
- 相关作者：柴肇云康天合郭卫卫张鹏陈维毅更多>>
- 相关机构：太原理工大学江苏省安全生产科学研究院更多>>
- 发文基金：山西省青年科技研究基金国家自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程化学工程更多>>
- 水化学环境变化对泥质岩胀缩性的影响被引量：13
- 2013年
- 通过膨胀试验研究不同水化学环境下泥质岩的胀缩性能,分析层理面方位、同种类不同浓度、同浓度不同价位阳离子以及不同化学路径对泥质岩胀缩性的影响规律。并结合扫描电镜能谱分析,探讨泥质岩胀缩性能发生变化的内在机制。结果表明:(1)泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小。(2)泥质岩膨胀性受溶液浓度和阳离子价的共同影响。同种类水溶液中,溶液浓度越高,膨胀性越差;同浓度同种类阴离子水溶液中,阳离子价位越高,膨胀性越差;不同种类浓度水溶液中,膨胀性与其所经历的化学路径有关。(3)当膨胀性低的水溶液置换膨胀性高的水溶液后,泥质岩将发生体积收缩。(4)泥质岩膨胀性与其所含交换阳离子中低价阳离子与高价阳离子的比值有关,比值越大,膨胀性越强。
- 柴肇云郭卫卫康天合陈维毅
- 关键词：岩石力学泥质岩胀缩性阳离子
- 泥岩耐崩解性与矿物组成相关性的试验研究被引量：61
- 2015年
- 岩石的耐崩解性是岩土工程实践中岩体和岩石材料的重要特征参数之一。基于4组不同成煤期煤系地层泥岩的耐崩解性对比试验,结合岩样的X射线衍射(XRD)和压汞试验(MIP)分析结果,研究了循环崩解作用下泥岩崩解物形态特征和耐崩解性指数的变化规律,并探讨了泥岩耐崩解性差异、差异产生机理及其与矿物组成的关系。研究结果表明:泥岩的耐崩解性与其矿物组成和孔裂隙结构特征密切相关;随崩解循环次数的增多,泥岩耐崩解性指数呈负指数关系递减;受矿物组成的影响,泥岩崩解机理可分为两类:矿物组成中含有蒙脱石的,崩解主要由岩体遇水时内部差异膨胀引起;矿物组成中不含蒙脱石的,崩解主要由岩体遇水时内部孔裂隙相界面受水的楔裂压力作用,孔裂隙扩容引起。
- 柴肇云张亚涛张学尧
- 关键词：泥岩矿物组成
- 泥质岩膨胀各向异性与循环胀缩特征被引量：10
- 2014年
- 采用自主开发研制的软岩膨胀试验装置,对新生代煤系地层中泥质岩进行膨胀试验研究,分析了泥质岩膨胀各向异性以及循环胀缩特性,并结合SEM试验结果,探讨了膨胀各向异性和循环胀缩特性的形成机制。结果表明:泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小,具有明显的各向异性;泥质岩所含黏土矿物颗粒排列的择优取向导致了泥质岩吸水膨胀的各向异性,可通过膨胀各向异性系数进行定量描述;随着干湿循环次数的增加,泥质岩绝对膨胀率增加,趋于某一稳定值;相对膨胀率和相对收缩率降低,亦趋于某一稳定值;泥质岩循环胀缩特性是干湿循环过程中矿物颗粒排列方式改变和微裂隙萌生扩展的能量耗散共同作用的结果。
- 柴肇云张鹏郭俊庆康天合
- 关键词：泥岩干湿循环胀缩性
- 有机硅材料改性泥岩物性变化规律研究被引量：6
- 2013年
- 以新生代煤系地层中的泥岩作为研究对象,对泥岩进行有机硅材料改性试验。采用静态水接触角法、液氮等温吸附、自由膨胀试验、扫描电镜能谱分析以及常规岩石力学强度试验等物理化学测试手段对比分析泥岩改性前后疏水性、孔裂隙、胀缩性、微结构及物理力学特征等物性变化规律,并分析有机硅改性泥岩的改性机制。结果表明:(1)有机硅材料可有效改变泥岩的表面结构与性质,岩样表面水滴润湿角由8.51°增至113.34°,由亲水性变为憎水性。(2)改性后孔裂隙形态变化不大,但总量明显减小,氮气吸附量由26.488 2 cm3/g减少至9.477 3 cm3/g,BET比表面积由13.029 8 m2/g减少至2.856 4 m2/g,孔隙最大孔径由150 nm左右减小至110 nm左右。(3)岩样自由膨胀率由3.54%减少至0.51%。(4)改性后岩样化学元素组成比例发生了较大变化,碳元素的大量增加和硫元素的出现表明改性材料已渗入岩样内部。(5)改性后岩样的强度显著增加,其中单轴抗压强度由9.3 MPa增至26.05MPa,抗拉强度由1.69 MPa增至3.22 MPa。
- 柴肇云郭卫卫康天合陈维毅
- 关键词：岩石力学有机硅材料泥岩
- 泥岩孔裂隙分布特征及其对吸水性的影响被引量：15
- 2012年
- 基于泥岩样品的扫描电镜测试和液氮等温吸附试验,系统研究煤系泥岩的显微孔裂隙形态特征和分布规律,进而探讨孔裂隙分布特征对其吸水软化崩解性的影响规律。主要研究成果为:①泥岩孔裂隙类型有粒间孔、层间孔、粒缘收缩孔、气胀孔、溶蚀孔、矿物铸模孔及裂隙等;②孔裂隙的发育程度及相互间的连通性差,自然状态下,多以隐裂隙的形式存在,肉眼很难辨别;③孔裂隙以所含黏土矿物微集聚体间孔隙和构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙为主,其中构成泥岩骨架的大颗粒间孔隙体积占泥岩总体积的20%以上;④泥岩吸水软化崩解是在宏观结构破坏或扰动的基础上,由微孔裂隙吸附效应引起的,受其物质组成不同的影响,自然吸水率和软化崩解机理存在明显差异。
- 柴肇云郭卫卫陈维毅康天合
- 关键词：泥岩孔隙结构
- 有机硅材料改性砂岩强度与ζ电位变化规律被引量：2
- 2014年
- 针对干湿循环作用下岩石强度劣化引发工程岩体稳定性控制问题,以山西忻州保德煤矿8煤顶板中粒长石石英砂岩为例,对砂岩进行有机硅材料改性试验。通过单轴压缩试验研究改性前、后砂岩经历不同干湿循环作用后的强度损伤劣化规律,采用电泳法对比分析改性前、后砂岩表面ζ电位变化规律,并探讨了有机硅材料改性砂岩的改性机制。结果表明,(1)改性后砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和变形模量明显提高,单轴抗压强度提高21.7%,弹性模量提高22.2%,变形模量提高23%;(2)受干湿循环作用砂岩强度劣化效应明显,随干湿循环次数增多,砂岩单轴抗压强度、弹性模量和变形模量均呈负指数关系降低;(3)有机硅材料对砂岩表面的电性有较大影响,随着岩样悬浮液p H值的降低,砂岩表面的负电性逐渐减弱至不带电,最后变为正电。
- 柴肇云张亚涛张鹏郭俊庆康天合
- 关键词：砂岩单轴抗压强度有机硅材料Ζ电位改性
- 软岩动压巷道支护加固技术及其应用被引量：10
- 2011年
- 针对屯兰矿12206综采工作面瓦斯尾巷严重变形破坏的问题,通过现场实测和理论分析研究其破坏机理及控制对策,结果表明:富含黏土矿物的底板岩石在矿井水的楔劈作用下碎裂扩容产生膨胀应力;动压巷道在回采过程中产生高应力与剪切破坏;复杂动压及膨胀应力耦合作用导致巷道表现出强烈的流变特性;加强支护并阻止水对底板岩石的弱化是解决该尾巷大变形的必然选择;改性注浆加固技术,可成功解决软岩动压巷道的支护难题。
- 郭卫卫柴肇云康天合杨永康
- 关键词：软岩动压巷道
- 干湿循环条件下砂岩强度劣化试验研究被引量：11
- 2013年
- 通过砂岩的单轴压缩试验,研究不同干湿循环作用下砂岩强度劣化规律。试验结果表明,随着干湿循环次数的增加,砂岩峰值强度呈指数关系降低。即干湿循环作用下砂岩强度劣化是一个内部基质结构损伤累积、扩展直至破坏的渐进性过程,可通过劣化度定量描述。研究成果将为遭受干湿循环作用的工程体的短期和长期稳定性安全评价提供有益的依据。
- 张鹏柴肇云
- 关键词：干湿循环砂岩抗压强度破坏形式
- 干湿循环致砂岩单轴抗压强度弱化规律试验研究被引量：10
- 2016年
- 针对水岩反复作用后引发工程岩体失稳问题,通过砂岩单轴压缩试验研究了不同"饱水-烘干"循环作用后的试件强度损伤劣化和变形破坏规律,并分析了试验结果的工程应用意义。试验结果表明:在干湿循环作用下砂岩强度劣化效应明显,随干湿循环次数增多,砂岩单轴抗压强度和弹性模量分别呈对数和负指数关系降低;干湿循环作用对砂岩造成了不可逆的渐进性损伤,破坏特征由脆性破坏转变为延性破坏。
- 张鹏柴肇云
- 关键词：干湿循环砂岩抗压强度强度弱化
- 工作面直接过陷落柱的盐酸软化法及其试验研究被引量：11
- 2014年
- 针对回采工作面直接过陷落柱的难题,提出并成功实践了回采工作面直接过陷落柱的盐酸软化法。通过室内浸泡试验、岩石力学特性测试、X射线衍射等方法,研究岩样在不同体积分数盐酸溶液中,浸泡不同时间后的变化规律,探讨其软化机制。研究结果表明:1)砂质泥岩力学强度随盐酸溶液浸泡时间呈负对数规律变化;2)砂质泥岩力学强度随盐酸溶液体积分数升高呈指数规律降低;3)随盐酸溶液体积分数升高,岩样孔隙率增加、屈服点变化明显、塑性增强,但弹性模量变化不明显;4)主要是由白云母和高岭石含量降低引起砂质泥岩抗压强度的降低;5)选取合适的盐酸溶液体积分数、合理浸泡时间、注液量、合理采煤机截深可以确保工作面正常推进。工程实践表明,本方法安全、可靠、高效,可为类似条件下的工作面直接过陷落柱提供借鉴和参考。
- 赵国飞康天合杨永康郭俊庆张文阳
- 关键词：回采工作面
