渗流作用下裂隙软岩断裂损伤演化规律及蠕变破坏机理研究

发布时间：2021-08-24 04:21

　　近几十年来我国经济高速发展,能源消耗与日俱增,已探明的浅部煤炭资源逐步消耗殆尽,煤炭资源的获取迈入了向深部开采阶段。在超深矿井的建设及开采巷道逐步向深处掘进的过程中,面对高地应力、高渗透压及高地热等复杂地质环境,围岩自承能力降低,巷道原支护逐步失效,导致巷道流变失稳破坏事故时有发生,为煤炭资源的开采带来了严重的安全隐患^[1]。巷道开挖掘进过程中,围岩受地质构造运动、二次地应力重分布及爆破扰动等影响,导致围岩原裂隙扩展和新生裂隙萌生,这是引起巷道失稳破坏的重要因素之一。在高渗透水压作用下,不仅改变了裂隙岩体介质的应力状态,而且会使裂隙岩体介质力学性质产生弱化,直接影响了煤矿巷道的整体稳定性。因此,对渗流作用下的裂隙岩体介质的力学特性研究在岩土工程领域一直被重视^[2]。因此,本文针对以上问题,在国家自然科学基金（51774166）的支持下,以裂隙岩体介质为研究对象,利用TAW2000型电液伺服岩石三轴试验系统、GDS流变仪、偏光显微镜CT扫描、声发射高速相机、SEM电镜扫描,开展了常规岩石力学试验、偏光CT扫描观测试验、声发射试验、SEM试验、全... 

【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省

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【学位级别】：硕士

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技术路线总图

辽宁工程技术大学硕士论文13（a）轴向应变曲线（b）径向应变曲线图2.1单轴压缩砂岩轴向径向应力—应变曲线Fig.2.1根据砂岩单轴压缩应力—应变试验曲线，参考GB/T50266—2013《工程岩体试验方法标准》[1]确定方法，即在试验曲线上选取直线段上的两点进行计算，确定出平均弹性模量和平均泊松比，具体公式为[1]：vavbabavE（2.1）vbvbhahbav（2.2）式中：avE—砂岩平均弹岩平均，MPa；av—砂岩试岩试件平均泊；a、b—选取直线段上a和b两点相对应的应力值，MPa；va、vb—选取直线段上a和b两点轴向应变值；ha、hb—选取直线段上a和b两点径向应变值。表2.2砂岩试件单轴压缩常规力学参数Table2.2Conventionalmechanicalparametersofuniaxialcompressionofsandstonespecimen编号峰值值点应/×10-3峰值值点强/MPacσ平均值/MPa弹性模量E/GPa平均值/GPa泊松比μ平均值SY-16.2530.5629.764.534.170.1630.184SY-27.2829.934.380.179

辽宁工程技术大学硕士论文15利用库仑准则拟合线性函数直线，即可求解出c、值。对砂岩试件的剪切试验数据进行直线拟合分析，获得剪切应力与正应力之间的关系曲线，拟合相关度都在99.9%以上，可认为拟合较为成功，拟合结果如图2.2所示，进一步分析可获得砂岩剪切强度指标，见表2.4。图2.2砂岩剪应力-正应力关系曲线Fig.2.2Shearstress-normalstressrelationshipcurveofsandstone表2.4砂岩剪切试验基本参数Table2.4Basicparametersofsandstonesheartest编号接触面积/m2内摩擦角φ/°平均值粘聚力c/MPa平均值SJ-10.022534.729.26.82SJ-20.022639.65.754.91SJ-30.022413.52.162.2预制裂隙岩石试样力学特性研究2.2.1单轴压缩下预制单裂隙岩石试样力学特性试验1）裂隙岩样制备方法与加载设备裂隙岩石试件是通过在现场取回的岩石试件中预制裂隙，具体制作步骤为:①采用高速切割机对加工成标准尺寸的完整砂岩试样进行切割，切割轮片厚度约为0.5mm，制成裂隙厚度0.6～0.8mm;②采用含水泥较低的水泥砂浆对裂隙进行填充。从而制成裂隙岩样。对预制不用裂隙倾角的砂样加载设备采用岩土实验室内的TAW-2000型岩石试验机。


本文编号：3359268