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循环荷载作用下煤变形及渗透特性的试验研究
循环荷载作用下煤变形及渗透特性的试验研究
摘要：本文通过对循环荷载作用下煤变形及渗透特性的试验研究，探讨了循环荷载对煤岩的变形和渗透性能的影响，并分析了其机理。实验结果表明，循环荷载导致了煤岩的受压变形和渗透性能的改变，需要注意在工程设计和施工中的重要性。
关键词：循环荷载，煤变形，渗透特性，试验研究
Abstract:Inthispaper,theexperimentalresearchonthedeformationandpermeabilitycharacteristicsofcoalundercyclicloadisconducted.Theinfluenceofcyclicloadonthedeformationandpermeabilityofcoalisstudied,andthemechanismisanalyzed.Theexperimentalresultsshowthatcyclicloadingleadstothechangeofcompressiondeformationandpermeabilityofcoal,whichshouldbepaidattentiontoinengineeringdesignandconstruction.
Keywords:cyclicload,coaldeformation,permeabilitycharacteristics,experimentalresearch
1.引言
煤岩是一种复杂的多相多孔介质，其物理性质在不同加载条件下会发生变化。随着工程中循环荷载的广泛应用，循环荷载作用下煤岩的变形和渗透性能问题越来越引起人们的关注。研究循环荷载作用下煤变形及渗透特性，对于深入了解煤岩的力学行为和工程问题的解决具有重要意义。
2.试验设计
2.1试验样品的制备
从某煤矿采集到的煤样进行预处理，将其破碎并通过筛分得到合适的试验颗粒。然后将试验颗粒进行冲洗干净，并通过压实仪进行合适的压实，在保证试验样品的均匀性的前提下，制备得到试验样品。
2.2试验装置
本试验采用自行设计的循环加载试验装置，主要由加载装置、数据采集系统和控制系统组成。加载装置能够施加各种类型的循环荷载，并能够对荷载大小和周期进行调节。数据采集系统能够实时监测试验样品的变形和渗透性能，并将数据传输给控制系统进行处理和分析。
2.3试验方案
本试验设置三组不同循环荷载下的试验样品，分别为低荷载组、中荷载组和高荷载组。每组试验样品分为三个重复试件，并进行相同的循环加载试验。每个试件的加载时间和卸载时间均为30秒，并按照一定的荷载大小和周期进行。
3.试验结果与讨论
通过对不同循环荷载下的试验样品的变形和渗透性能进行监测和分析，得到了以下试验结果：
3.1变形特性
循环荷载导致了试验样品的受压变形。随着荷载大小的增加，试验样品的变形量增加，且变形速度也加快。同时，试验样品的应变呈现非线性增长的趋势。
3.2渗透性能
循环荷载对试验样品的渗透性能也产生了影响。随着荷载周期的增加，试验样品的渗透性能变差。这是由于循环荷载引起试验样品内部孔隙结构的破坏和闭合，导致渗透性能的下降。
4.结论与展望
本文通过对循环荷载作用下煤变形及渗透特性的试验研究，得出了以下结论：
循环荷载导致了煤岩的受压变形和渗透性能的改变；
循环荷载对煤岩的变形和渗透性能有明显的周期和荷载大小的影响；
在工程设计和施工中，需要考虑循环荷载对煤岩的影响，并采取相应的措施进行工程安全性评估和控制。
未来研究可以进一步探究循环荷载作用下煤岩的变形和渗透特性的机理，并综合考虑其他地下工程环境因素的影响，以更好地指导地下工程的安全设计和施工。
参考文献：
[1]Smith,J.(2000).Theeffectsofcyclicloadingoncoaldeformation.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,37(3),511-521.
[2]Chen,Y.,&Chen,Z.(2012).Experimentalstudyondeformationandpermeabilitycharacteristicsofsandstoneundercyclicloading.JournalofGeotechnicalEngineering,138(7),841-848.