[发明专利]一种胶结充填体材料初始损伤测试方法

说明书

本发明公开了一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，包括步骤一、制作多组胶结充填体试样材料，并在浇筑过程中掺入不同百分比含量的引气剂；二、对胶结充填体试样材料进行单轴压缩试验；三、计算胶结充填体试样材料在初始损伤状态下的有效割线弹性模量；四、计算胶结充填体试样材料的初始损伤；五、采用扫描电子显微镜观测不同引气剂含量的胶结充填体试样材料的形貌和结构性能。本发明能够有效应用在胶结充填体试样材料的力学性能分析中，能够为矿山企业更有效地利用尾砂胶结充填体维护采空区围岩稳定、保障安全生产提供科学参考依据，效果显著，便于推广。

技术领域

本发明属于矿山充填开采技术领域，具体涉及一种胶结充填体材料初始损伤测试方法。

背景技术

在矿山充填工程实际中，胶结充填体材料先通过搅拌机令其充分混合，然后再利用管道运输到地下采空区，胶结充填体通常用于临时或永久支撑采空区，其力学性能与混凝土类似，如胶结充填体的制备工艺和硬化过程的渗水、干缩、水泥的水化热等易造成充填体材料内部有气泡、孔洞、微裂纹、微孔隙等初始缺陷，这些初始缺陷控制着脆性材料的破坏机制，决定着脆性材料的结构强度。因此，对胶结充填体材料进行初始缺陷测试，对地下矿山采空区的稳定性具有重要的理论和实践意义。

现有技术中，针对岩石、混凝土等脆性材料进行研究时，一般将它们视为内部不存在初始缺陷来处理。根据连续损伤力学理论可知，初始损伤变量的直接测量非常困难，至今没有人对脆性材料的初始缺陷的分布进行过详细的定量测量，有学者从混凝土的外部表现推求缺陷率、损伤变量等单一参数。而对于充填体材料初始缺陷损伤量的测定，却未有学者进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在胶结充填体试样材料的力学性能分析中，能够为矿山企业更有效地利用尾砂胶结充填体维护采空区围岩稳定、保障安全生产提供科学参考依据，效果显著，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，包括以下步骤：

步骤一、制作多组胶结充填体试样材料，并在浇筑过程中掺入不同百分比含量的引气剂；

步骤二、对胶结充填体试样材料进行单轴压缩试验；

步骤三、通过试验数据计算胶结充填体试样材料在初始损伤状态下的有效割线弹性模量；

步骤四、计算胶结充填体试样材料的初始损伤；

步骤五、采用扫描电子显微镜观测不同引气剂含量的胶结充填体试样材料的形貌和结构性能，进行分析验证。

上述的一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，步骤一中所述胶结充填体试样材料的浓度为68％，灰砂比为1:8，尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm。

上述的一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，步骤一中所述不同百分比含量的引气剂为：引气剂掺量分别占水泥用量的0％、0.05％、0.1％、0.2％和0.4％。

上述的一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，步骤三中所述通过试验数据计算胶结充填体试样材料在初始损伤状态下的有效割线弹性模量的具体过程包括：

根据公式计算胶结充填体试样材料在给定初始损伤状态下的有效割线弹性模量其中，σ(D)为给定初始损伤状态D下的应力，ε(D)为给定初始损伤状态D下的应变。

上述的一种胶结充填体材料初始损伤测试方法，步骤四中所述计算胶结充填体试样材料的初始损伤的具体过程包括：