泊江海子礦圍巖蠕變?cè)囼?yàn)及本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、泊江海子煤礦位于我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)的鄂爾多斯市境內(nèi)的泊江海子鎮(zhèn)。由于這種大型煤礦的服務(wù)期限較長(zhǎng)，因此為了保證其結(jié)構(gòu)的安全性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，有必要對(duì)其圍巖的流變特性進(jìn)行理論研究和試驗(yàn)研究。
　　試驗(yàn)的巖樣取自于泊江海子煤礦淺部的白堊系中砂巖和深部的侏羅系砂質(zhì)泥巖，首先對(duì)這兩種巖樣進(jìn)行了常規(guī)單軸壓縮試驗(yàn)和常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不僅得到了兩種巖樣的基本力學(xué)參數(shù)和變形參數(shù)，而且其抗壓強(qiáng)度也為后續(xù)壓縮蠕變?cè)囼?yàn)中應(yīng)力分級(jí)提供參考。同時(shí)，針對(duì)

2、巖石常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)，首先將全應(yīng)力應(yīng)變曲線分為初始?jí)好?、近似線彈性、塑性硬化、塑性軟化和殘余流動(dòng)五個(gè)階段，然后采用四線段模型對(duì)試驗(yàn)曲線進(jìn)行表征，結(jié)果表明該模型對(duì)全應(yīng)力應(yīng)變曲線的描述較吻合，其中，砂質(zhì)泥巖在塑性硬化和塑性軟化階段的擬合效果明顯優(yōu)于中砂巖。其次，采用能量轉(zhuǎn)化原理對(duì)三軸壓縮試驗(yàn)過程中的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行了分析，結(jié)果表明動(dòng)能密度和耗散能密度隨著軸向應(yīng)變的增加而增加，而彈性應(yīng)變能密度隨著軸向應(yīng)變的增加而增加，當(dāng)達(dá)到峰值應(yīng)變時(shí)，彈性應(yīng)變能

3、密度達(dá)到最大值，然后隨著應(yīng)變的增加而出現(xiàn)減小趨勢(shì)。
　　蠕變?cè)囼?yàn)是研究圍巖蠕變特性最常用也是最有效的途徑之一，因此有必要對(duì)中砂巖和砂質(zhì)泥巖進(jìn)行單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)和三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)。隨后，根據(jù)砂質(zhì)泥巖的單軸蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)和中砂巖的三軸蠕變數(shù)據(jù)建立非定常西原蠕變模型和基于損傷理論的西原損傷蠕變模型。對(duì)于非定常西原蠕變模型而言，建立了西原模型四個(gè)模型參數(shù)與時(shí)間或應(yīng)力的關(guān)系，然后將這四個(gè)變參數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)西原模型的定常參數(shù)，提出非定常西原蠕變模型