磷块岩微观结构对宏观破坏影响机理试验研究

发布时间：2020-04-22 03:17

【摘要】：随着磷资源的枯竭,磷矿的开采逐渐由露天转为地下开采,开采深度大于300m,相比之前的浅层开采,深部开采面临的高地应力导致岩爆的现象较为严重,故提前预测及预防岩爆等是亟待解决的新问题。本文以湖北兴发集团后坪矿段为工程背景,此矿为湖北宜昌北部地区的深部磷矿体,磷矿埋深深度在500~700m,少数超过1000m,重点研究了磷块岩及其矿区顶底板岩石的微观破裂形式,找出磷块岩的微观破裂规律,并得出微观破裂规律对其宏观破裂的影响机理,在此基础上为深层地下开采及地下工程中的安全预测及预防提供依据。为了研究磷块岩微观结构及微观破坏规律及其对宏观破坏的影响机理,开展了以下主要工作:1.收集了大量国内外关于岩石微观结构的研究成果,对其中给出的岩石微观破裂规律及其对宏观破坏的影响及其研究方法进行了综述;2.以后坪矿段为工程背景,深入现场调研,获取了详细的地质资料和有用的信息,现场观察磷块岩及巷道围岩的宏观破裂及小型的岩爆现象,现场取样,切割打磨成标准岩样,做室内试验;3.通过室内宏观破坏静载实验,得到了基本物理力学参数以及应力应变曲线,同时利用声发射对磷块岩内部进行微观监测,对磷块岩破裂的倾向性和岩样的完整性做出相应评价,选取具有代表性的破裂后的岩样碎屑,作为电镜扫描的试样;4.利用微观扫描电镜及元素质谱分析仪,分析所取的磷块岩破裂碎屑的微观结构及元素的组成,从微观角度分析岩石宏观破裂的原因。通过研究得到以下成果:1.通过岩石单轴加载试验得出的抗压强度,转化为岩石的标准最大抗压强度,根据岩样的应力应变曲线回弹次数,回弹次数越多,即内部结构越复杂,综合表现为岩石的完整性越差。2.根据三轴实验岩样的声发射结果,内部孔隙较多,加压时裂隙会先被压实会,产生的声发射事件较多,在相同围压下,顶底板岩样的声发射数量多于磷块岩,说明磷块岩中白云岩与胶磷矿胶结已将大多孔隙充填,结构较致密。3.磷块岩中晶粒的排列方式对磷块岩强度的影响一定程度上大于组成物质成分对其强度的影响。4.磷块岩受力破坏过程中,最先开裂破坏的应为胶结较差的晶界面。当受力达到一定值时,白云石胶结面最先产生破裂,说明白云石晶界为晶界弱面。磷块岩宏观破裂与微观破裂具有统一性。
【图文】：

裂纹,声发射,和声,阶段

段的变化较小，在后两个阶段变化显著。在应力作用着增加，声发射平静期在高峰期之前存在于塑性阶段。，李霞颖等[24,25]研究了玄武岩的三轴压缩破坏特征和声些数据得出，玄武岩的破坏阶段可被分为几个阶段，相同。，纪洪广，李浩然等[26-28]利用岩石声波-声发射综合测，研究了不同的脆性岩石的破坏特点和声发射现象，破坏分为类似的 5 个阶段，每个阶段有其显著的特点。on U，Hansson J 等[29-32]大量不同种类的岩石进行了单轴的研究，得出了以岩石堪萨斯效应为主的岩石破坏规石的声发射性质各不相同的结论。[33]采用声发射的实时监测平行裂隙的高强度石膏在起了声发射能量特点与破裂形式存在一定联系，，全程定在变化，如图 1-1 所示为声发射测试结果。

镁铁质,微裂纹,蛇绿岩,所指

镁铁质蛇绿岩形成晶界微裂纹（注：箭头所指图 1-3 利用荧光显示岩石加载前后微裂纹位置德[46]等采用实时全息干涉法、高分辨率统相链接的三位一体化测量系统，对单砂岩试样裂纹扩展与变形破坏过程进行字化细观损伤力学试验研究，对岩石损
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD87

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