采掘扰动作用下深部巷道围岩蠕变性能实验研究
发布时间：2021-07-03 21:57
随着矿井深度不断增加,深部岩体处于“三高”的受力环境。处于深部的岩石,其受到的应力接近岩石的极限强度,表现出明显的蠕变性。同时,深部矿井进行采掘时,深部围岩就会受到扰动,若不进行支护,就会发生变形破坏。因此为了深入探究巷道围岩的蠕变扰动特性,为围岩的支护提供安全保障和理论依据,论文对采掘扰动作用下深部巷道围岩进行蠕变扰动试验研究,具体内容如下:1)岩石常规压缩试验研究。采用TAW-1000D岩石流变扰动试验仪对原岩进行单轴抗压强度实验,采用相似模拟原理制作类岩石试件,对类岩石试件进行单轴压缩试验,比较原岩与类岩石的相似性。之后对类岩石试件进行三轴压缩试验。三轴压缩实验结果得出:随着围压的增加,试件的抗压强度也随之增大,并且其变形极限不断增加。2)岩石单轴蠕变与三轴蠕变试验研究。利用TAW-1000D岩石流变扰动试验仪,采用过渡蠕变法对试件进行试验。单轴蠕变试验结果得出:应力低于长期强度时,试件的蠕变变形较小;应力高于长期强度时,蠕变变形对应力越来越敏感,产生的变形也在增大;同时试件会发生硬化,也会伴随着损伤。三轴蠕变实验结果得出:随着围压的增大,试件的长期强度也在增加,总应变也在增加。...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
山东建筑大学硕士学位论文52岩石蠕变扰动理论2.1岩石流变理论目前，矿井的深度不断增加，在我国很多矿井的深度达到1000m，岩石的力学性质变得越来越复杂。岩石具有高流变性，当岩石处于极限强度邻域范围内，采矿设备进行采掘产生扰动或开挖矿硐时爆破产生扰动时，巷道会发生变形，变形随着时间在不断的变化。因此进一步的了解岩石的流变性，对工程的安全性是十分必要的。所谓岩石流变是指岩石的性质如岩石的变形、受力等随着时间而发生变化。主要包括岩石的蠕变变形、应力松弛、弹性后效等。岩石的蠕变是指指岩石在恒定不变的应力下，岩石的变形随着时间的推移而发生变化。对于巷道软岩蠕变变形比较典型的变化曲线如图2.1所示。图2.1岩石典型蠕变曲线阶段图经近年来有关岩石蠕变试验研究[32-36]，岩石的蠕变基本上可以分为三个阶段，第Ⅰ阶段：岩石蠕变衰减阶段；第Ⅱ阶段：岩石稳定蠕变或等速蠕变阶段；第Ⅲ阶段：岩石蠕变加速阶段。当受到的预静载力对于岩石来说比较小时，岩石蠕变将会进入第Ⅰ阶段衰减蠕变阶段，开始加载，岩石蠕变速率逐渐减小，直至降为0，如应力过小，可能会产生一定的蠕变负增长，之后随着时间的增长，趋于常数，变形基本保持稳定。进入蠕变速度为0的稳定蠕变阶段，此时的蠕变，从岩石角度来说是不会产生新的裂隙，对岩石不会产生损害，会对
山东建筑大学硕士学位论文7石会随着时间的推移而趋于某一定值。（c）完全松弛：岩石的变形保持恒定后，随着时间的推移，岩石应力逐渐衰减，直到衰减为零。从岩石受力变形的角度分析，岩石受到应力的作用，并且这个应力对于岩石来说已经超过岩石的极限承载力，随着时间的推移，岩石变形慢慢转化为塑性变形，维持这一变形所需的应力逐渐减小，直至减小至零。（d）立即松弛：岩石变形保持恒定不变，应力立即消失为零，与时间依然没有关系，这是一种比较特殊的情况，一般的材料是很少存在的，用于描述脆性岩石。这4种类型如图2.2所示。(a)非应力松弛(b)非完全应力松弛(c)完全应力松弛(d)立即松弛图2.2应力松弛图岩石的弹性后效是指岩石变形在弹性范围内，施加一定的应力，岩石变形达不到对应的应变值，随着时间的推移，岩石的变形缓慢增加，在加载状态下的变形称之为正弹性后效。卸载应力，岩石的变形亦达不到相应的变形值，随着时间的推移，岩石的变形缓慢回弹，直到恢复到初始状态，这种在卸载下的变形称为反弹性后效。受力状况如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]类岩石蠕变性能试验及长期强度确定方法研究[J]. 张慎河,徐学国,王军,杨景,赵春鑫. 山东建筑大学学报. 2020(01)
[2]高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度研究[J]. 刘新喜,李盛南,周炎明,李玉,王玮玮. 岩石力学与工程学报. 2020(01)
[3]岩爆硬岩应力松弛特性试验研究[J]. 李晓程,张晓君,赵振华,刘国磊,李宝玉. 矿业研究与开发. 2019(04)
[4]动静载荷作用下片麻岩蠕变实验及非线性扰动蠕变模型[J]. 王俊光,梁冰,杨鹏锦. 煤炭学报. 2019(01)
[5]深部开采底板岩体卸荷损伤的强扰动危险性分析[J]. 李春元,张勇,彭帅,高守阳,马亚仲. 岩土力学. 2018(11)
[6]温度变化对岩石流变特性影响的理论研究[J]. 邵珠山,吴奎,袁媛. 应用力学学报. 2018(05)
[7]基于扰动因子的软岩扰动蠕变本构模型[J]. 刘峰,于永江,曹兰柱,张伟,张国宁. 煤炭学报. 2018(10)
[8]开采扰动下考虑损伤破裂的深部煤体渗透率模型研究[J]. 荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,郭依宝. 岩土力学. 2018(11)
[9]近70年中国变质岩石学-变质地质学的研究进展[J]. 沈其韩,耿元生,宋会侠. 地球科学. 2018(01)
[10]极软地层巷道围岩变形机理与控制技术研究[J]. 王波,王军,高昌炎. 煤炭科学技术. 2017(10)
硕士论文
[1]路基工程中位移与失稳反分析方法及应用[D]. 陈兴涛.长沙理工大学 2005
本文编号：3263428
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
山东建筑大学硕士学位论文52岩石蠕变扰动理论2.1岩石流变理论目前，矿井的深度不断增加，在我国很多矿井的深度达到1000m，岩石的力学性质变得越来越复杂。岩石具有高流变性，当岩石处于极限强度邻域范围内，采矿设备进行采掘产生扰动或开挖矿硐时爆破产生扰动时，巷道会发生变形，变形随着时间在不断的变化。因此进一步的了解岩石的流变性，对工程的安全性是十分必要的。所谓岩石流变是指岩石的性质如岩石的变形、受力等随着时间而发生变化。主要包括岩石的蠕变变形、应力松弛、弹性后效等。岩石的蠕变是指指岩石在恒定不变的应力下，岩石的变形随着时间的推移而发生变化。对于巷道软岩蠕变变形比较典型的变化曲线如图2.1所示。图2.1岩石典型蠕变曲线阶段图经近年来有关岩石蠕变试验研究[32-36]，岩石的蠕变基本上可以分为三个阶段，第Ⅰ阶段：岩石蠕变衰减阶段；第Ⅱ阶段：岩石稳定蠕变或等速蠕变阶段；第Ⅲ阶段：岩石蠕变加速阶段。当受到的预静载力对于岩石来说比较小时，岩石蠕变将会进入第Ⅰ阶段衰减蠕变阶段，开始加载，岩石蠕变速率逐渐减小，直至降为0，如应力过小，可能会产生一定的蠕变负增长，之后随着时间的增长，趋于常数，变形基本保持稳定。进入蠕变速度为0的稳定蠕变阶段，此时的蠕变，从岩石角度来说是不会产生新的裂隙，对岩石不会产生损害，会对
山东建筑大学硕士学位论文7石会随着时间的推移而趋于某一定值。（c）完全松弛：岩石的变形保持恒定后，随着时间的推移，岩石应力逐渐衰减，直到衰减为零。从岩石受力变形的角度分析，岩石受到应力的作用，并且这个应力对于岩石来说已经超过岩石的极限承载力，随着时间的推移，岩石变形慢慢转化为塑性变形，维持这一变形所需的应力逐渐减小，直至减小至零。（d）立即松弛：岩石变形保持恒定不变，应力立即消失为零，与时间依然没有关系，这是一种比较特殊的情况，一般的材料是很少存在的，用于描述脆性岩石。这4种类型如图2.2所示。(a)非应力松弛(b)非完全应力松弛(c)完全应力松弛(d)立即松弛图2.2应力松弛图岩石的弹性后效是指岩石变形在弹性范围内，施加一定的应力，岩石变形达不到对应的应变值，随着时间的推移，岩石的变形缓慢增加，在加载状态下的变形称之为正弹性后效。卸载应力，岩石的变形亦达不到相应的变形值，随着时间的推移，岩石的变形缓慢回弹，直到恢复到初始状态，这种在卸载下的变形称为反弹性后效。受力状况如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]类岩石蠕变性能试验及长期强度确定方法研究[J]. 张慎河,徐学国,王军,杨景,赵春鑫. 山东建筑大学学报. 2020(01)
[2]高应力泥质粉砂岩蠕变特性及长期强度研究[J]. 刘新喜,李盛南,周炎明,李玉,王玮玮. 岩石力学与工程学报. 2020(01)
[3]岩爆硬岩应力松弛特性试验研究[J]. 李晓程,张晓君,赵振华,刘国磊,李宝玉. 矿业研究与开发. 2019(04)
[4]动静载荷作用下片麻岩蠕变实验及非线性扰动蠕变模型[J]. 王俊光,梁冰,杨鹏锦. 煤炭学报. 2019(01)
[5]深部开采底板岩体卸荷损伤的强扰动危险性分析[J]. 李春元,张勇,彭帅,高守阳,马亚仲. 岩土力学. 2018(11)
[6]温度变化对岩石流变特性影响的理论研究[J]. 邵珠山,吴奎,袁媛. 应用力学学报. 2018(05)
[7]基于扰动因子的软岩扰动蠕变本构模型[J]. 刘峰,于永江,曹兰柱,张伟,张国宁. 煤炭学报. 2018(10)
[8]开采扰动下考虑损伤破裂的深部煤体渗透率模型研究[J]. 荣腾龙,周宏伟,王路军,任伟光,郭依宝. 岩土力学. 2018(11)
[9]近70年中国变质岩石学-变质地质学的研究进展[J]. 沈其韩,耿元生,宋会侠. 地球科学. 2018(01)
[10]极软地层巷道围岩变形机理与控制技术研究[J]. 王波,王军,高昌炎. 煤炭科学技术. 2017(10)
硕士论文
[1]路基工程中位移与失稳反分析方法及应用[D]. 陈兴涛.长沙理工大学 2005
本文编号：3263428
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