煤岩破坏表面电位效应理论与机制研究PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 煤岩电磁辐射研究现状 3

1.2.1 电磁辐射现象研究 3

1.2.2 电磁辐射机理研究 5

1.3 岩石破裂表面电位研究进展 7

1.3.1 岩石破裂表面带电现象 7

1.3.2 岩石破裂电位信号研究 7

1.3.3 地电场活动研究 8

1.4 岩石表面电位产生机理 9

1.5 煤岩表面电位研究中存在的不足 10

1.6 研究方法及研究内容 11

1.6.1 研究方法 11

1.6.2 研究内容 11

2 煤岩破坏表面电位实验系统与实验方案 12

2.1 煤岩表面电位实验系统及试样 12

2.1.1 煤岩表面电位实验系统 12

2.1.2 试样及其制备方法 15

2.2 煤岩表面电位实验内容及方案 16

2.2.1 煤体表面电位实验内容 16

2.2.2 煤体表面电位实验步骤 16

2.2.3 煤岩表面电位实验方案 16

3 煤岩破坏表面电位特征及规律性 22

3.1 煤岩表面电位实验 22

3.1.1 煤岩单轴压缩表面电位实验结果 22

3.1.2 煤岩拉伸表面电位实验结果 24

3.1.3 煤岩三点弯曲破坏表面电位实验结果 27

3.1.4 煤岩摩擦表面电位实验结果 29

3.1.5 煤样破坏内部电位变化规律 33

3.2 煤岩表面电位与载荷及其变化率的相关性分析 38

3.2.1 相关性分析理论 38

3.2.2 表面电位相关性分析结果 39

4 煤岩破坏表面电位的分形特征 42

4.1 表面电位的R-S分析 42

4.1.1 R-S分析 42

4.1.2 R-S分析结果 43

4.2 煤岩表面电位分形特征 46

4.2.1 分形概述 46

4.2.2 煤岩表面电位信号的分形特征 47

4.3 表面电位的多重分形 48

4.3.1 多重分形理论 49

4.3.2 表面电位多重分形谱 50

5 煤样破坏应变局部化与表面电位分布特征 54

5.1 煤样破坏表面应变场分布研究 54

5.1.1 煤样受载表面应变场 54

5.1.2 煤样破坏应变场分布实验研究 56

5.2 煤样表面电位分布规律 57

5.2.1 表面电位空间插值理论 57

5.2.2 煤样表面电位云图 62

5.3 煤样应变局部化与表面电位集中化 71

5.3.1 煤样破坏应变局部化 71

5.3.2 煤样表面电位分布集中化特征 73

6 煤岩表面电位的影响因素 75

6.1 电性参数对煤样表面电位的影响 75

6.1.1 受载煤样电阻率的实验研究 75

6.1.2 电阻率对煤样表面电位的影响分析 79

6.2 加载方式对煤样表面电位的影响 79

6.3 加载速率对表面电位的影响 84

6.4 煤岩缺陷对表面电位的影响 85

6.5 水分对煤岩表面电位的影响 87

6.5.1 水分对煤岩力学性质的影响 87

6.5.2 水对煤样表面电位影响的分析及实验 89

6.6 煤样充放瓦斯的表面电位 95

6.6.1 实验系统及实验方案 95

6.6.2 实验结果分析及探讨 96

6.7 煤岩胀裂表面电位研究 100

6.7.1 实验研究 100

6.7.2 实验结果及分析 102

7 煤岩破坏微观过程及表面电位产生机理 109

7.1 煤岩变形破裂微观机理分析 109

7.1.1 煤中的裂纹与缺陷 109

7.1.2 裂纹扩展理论 112

7.1.3 裂纹的扩展途径 116

7.1.4 断裂前破坏带形成的微观分析 117

7.1.5 煤岩变形破裂微观机理总结 120

7.2 煤岩破裂表面电位机理 121

7.2.1 煤岩破裂自由电荷产生机理 121

7.2.2 受载煤岩的表面电位 129

7.2.3 煤岩表面电位的统计损伤计算模型 136

8 采动煤体表面电位的时空分布规律 143

8.1 地震、火山灾害地电异常测试 143

8.2 煤矿现场煤岩表面电位测试研究 144

8.2.1 表面电位测试装置 144

8.2.2 测试场地概况 144

8.2.3 测试方式 146

8.3 采掘空间周围煤体表面电位的时空变化规律 148

8.3.1 煤体表面电位的时间变化规律 148

8.3.2 煤体表面电位的空间变化规律 150

8.4 煤体表面电位的影响因素研究 154

8.4.1 机电设备对表面电位的影响 154

8.4.2 煤层注水对表面电位的影响 155

8.4.3 注水孔两侧煤体表面电位的分布 155

8.5 意义与展望 158

参考文献 159