中国矿业大学“大学生实践创新训练计划”项目验收表

1、中国矿业大学“大学生实践创新训练计划”项目验收表项目编号： 本表适用于省级及2009年以后校级项目项目级别省级 校级项目名称矿井固体充填多场耦合规律研究姓名性别学号专业年级学生所在学院项目 主持人高爽男10094712工程力学09力建学院移峥峰男10094729工程力学09力建学院项目 成员赵建兵男10094734工程力学09安全学院指导教师浦海职务职称教授立项时间2011年6月计划完成时间2012年12月实际完成时间2012年12月大学生实践创新论坛学术报告次数1听取大学生实践创新论坛报告次数3项目取得的成果、特色与创新、参与者的收获与体会（以条文方式列叙）： 1. 取得的成果(1) 本文从

2、流变力学的一般解法出发，以经典流变力学中的Burgers模型为基础，根据静力平衡方程，有效应力原理，几何方程推导了岩石在应力和水压力作用下的应力平衡方程；(2) 根据达西定律，渗流场连续性方程以及渗流定解边界条件推导了渗流场控制方程，建立了多孔介质的渗流-蠕变耦合数学模型。(3) 根据推导建立的渗流-蠕变耦合数学模型，运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics分析计算平台，对不同开采方式下，不同孔隙水压作用下，覆岩蠕变的规律进行了系统的研究。2. 特色与创新(1) 理论方面建立了矿井固体充填温度蠕变耦合方程；(2) 通过多场耦合软件COMSOL进行数值模拟，在总结大量模拟结果的

3、基础上总结矿井固体充填多场（渗流、温度、气体和蠕变）耦合的规律。3. 收获与体会首先，对破碎岩石压实蠕变的科研现状有了更深的了解。水饱和状态下破碎岩体的蠕变试验方法及特性与上述一般岩石的蠕变有其特点。破碎岩体是一种介于固体和液体之间的散粒体材料，在外力作用下发生变形时，发生颗粒重排，使颗粒间通过接触力的相互作用达到新的平衡，其每一级加载，都会引起破碎岩体的组构变化，使相关的孔隙分布发生相应的变化。可以说，蠕变引起孔隙的变化，反过来孔隙结构的缓慢变化导致蠕变。所以，对于破碎岩体，孔隙率是反映其蠕变特性的一个物理量。以往文献中的试验，一般只得到了某一级应力水平下轴向应变的蠕变短时历程曲线，尚未全面

4、反映蠕变过程中孔隙率的变化规律。其次，对试验仪器以及试验方案的选取有了更结合实际的选取：无围压松散破碎岩石轴向承载后易发生横向流动，不能承受较大荷载，但煤矿工作面巷道周围等特殊场所的破碎岩石不但具有围压，有时围压还相当可观。为此，设计了破碎岩体多相耦合蠕变试验装置，利用摆锤杠杆式系统提供载荷。当达到压力后可实施断电，依靠丝杠自身锁紧继续提供压力，避免长时试验过多的能源消耗。变形测试采用FT81位移传感器联合LVDV-3型数显仪；为了使岩样尽量保持恒载状态，在变形仪下方需安装一个刚度系数适中的弹簧；此外，在承压变形仪的上方还要加装一个球铰，球铰的作用是防止由于底座或者弹簧的不平衡导致施加偏载。破

5、碎岩石承压变形仪装配高度300mm（其中活塞高度140mm，缸筒长度170mm），缸筒外径100mm，壁厚15mm；加工时用了普通45号钢进行全淬火处理，以提高硬度防止碎石棱角刮伤内壁增加阻力；缸筒底部和底座依靠螺栓联结。变形仪设计的最大加载轴压为180MPa。拼装变形仪，并装入待测破碎岩样。考虑位移计行程和预算最大变形，未压缩破碎岩样控制高度为128mm，每次轻微晃动至密实；分三组载荷工况进行试验，分别为4MPa、8MPa、12MPa。测试过程为，提供位移加载到工况载荷，记录加载过程。每组变形仪提供两套位移测试系统，位移读数取它们的平均值。每天在固定时段观测载荷，必要时补偿载荷，记录位移数据和时间。每种试验进行3-5组，取试验数据的平均值为最终结果。对结果离散较大的试验方案增加试验组数，直到有3组以上相近结论。 再者，经过十来个月的试验我体会到了：阶段性的学习与实验总结是及时发现和解决问题的好方法。在实验过程中，大到如何查阅文献，如何设计实验，如何做好实验记录、实验室卫生的保持、如何做好实验分工等等。点滴之处，我们学到的不仅仅是实验本身，更重要的是这些细节的培养、严谨求实的科学态度的培养以及思想、道德、人生观、价值观的影响对我们今后的学习生活和工作有很大的帮助，使我们的个人素质有所提高。我们忙碌着，因为放弃了很多娱乐休闲的时间，