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Evolución de las propiedades físicas y mecánicas del carbón sometido a solución salina y un modelo constitutivo de daño bajo compresión uniaxial

Autores: Wang, Min; Guo, Qifeng; Tian, Yakun; Dai, Bing

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Evolución de las propiedades físicas y mecánicas del carbón sometido a solución salina y un modelo constitutivo de daño bajo compresión uniaxial


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Reservorios subterráneos
Minas de carbón
Solución salina
Propiedades físicas
Propiedades mecánicas
Modelo constitutivo de daño

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 34

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se han construido muchos depósitos subterráneos para almacenar agua en las minas de carbón del oeste de China para proteger los recursos hídricos. Los pilares de carbón que funcionan como presas están sometidos a un entorno de remojo a largo plazo de agua salada concentrada. La deterioración de la presa de carbón bajo el ataque de la solución salina plantea desafíos para la estabilidad y la funcionalidad a largo plazo de los depósitos subterráneos. La evolución de las propiedades físicas y mecánicas del carbón sometido a soluciones salinas se investiga en este documento. El carbón de una mina del oeste de China se convierte en muestras cilíndricas estándar. La solución salina se prepara de acuerdo con pruebas químicas del agua en la mina. Las muestras de carbón empapadas en la solución salina durante diferentes períodos son probadas por microscopio electrónico de barrido, resonancia magnética nuclear y técnicas de detector ultrasónico. Además, se realizan pruebas de compresión uniaxial en las muestras de carbón. Se obtienen las evoluciones de la porosidad, masa, microestructuras del carbón, valores de pH de la solución y curvas esfuerzo-deformación para diferentes tiempos de remojo. Además, se desarrolla un modelo constitutivo de daño para las muestras de carbón mediante la introducción de una variable de daño de acoplamiento químico-estrés. El resultado muestra que el efecto de corrosión de la solución salina en las muestras de carbón se vuelve más fuerte con el aumento del tiempo de inmersión. El grado de deterioro de la velocidad de onda longitudinal ( ) está correlacionado positivamente con el tiempo de inmersión. Con el aumento de los tiempos de remojo, la porosidad del carbón aumenta gradualmente. La masa relativa muestra inicialmente una tendencia creciente y luego disminuye con el tiempo. La resistencia máxima y el módulo elástico del carbón disminuyen exponencialmente con los tiempos de remojo. El modelo constitutivo de daño desarrollado puede describir bien el comportamiento esfuerzo-deformación del carbón sometido a solución salina bajo la compresión uniaxial.

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