榮華礦深部-650水平大巷圍巖吸水軟化特性試驗研究.pdf

1、為研究煤系地層深部巖石吸水軟化特性,解決榮華礦井下深部巷道圍巖難以支護(hù)問題,本文以雞西榮華煤礦立井深部-650水平大巷圍巖中的粗砂巖(CS)、細(xì)砂巖(XS)和泥質(zhì)粉砂巖(NS)三組巖石為研究對象,研究其吸水特性及吸水軟化特性。
　　 通過X射線衍射試驗、掃描電鏡試驗研究,分析巖石的黏土礦物成分及微觀結(jié)構(gòu)特征。分析表明,巖石的黏土礦物類型和礦物晶體的微觀結(jié)構(gòu)是影響巖石吸水的主要因素。吸水試驗表明,巖石吸水特征曲線服從多項式函數(shù)分布

2、。
　　 對三組巖石進(jìn)行不同吸水率條件下的單軸壓縮試驗,得出CS組和XS組巖石吸水率與單軸抗壓強(qiáng)度特征曲線服從冪函數(shù)分布,而NS組巖石服從線性函數(shù)分布;三組巖石吸水率與彈性模量特征曲線服從冪函數(shù)分布；CS組和XS組巖石吸水率與次軟化系數(shù)特征曲線服從冪函數(shù)分布,NS組則服從線性函數(shù)分布。隨著吸水率的增大,CS組軟化速度減小,XS組增大,而NS組不變。
　　 運(yùn)用巖石損傷力學(xué)理論,以巖石吸水前后的彈性模量為損傷變量,分析了巖

3、石在不同吸水率條件下的損傷情況,并深入探討地下水對巖石強(qiáng)度與變形的影響,以期能更好地闡明巖石遇水軟化特性,初步建立了與巖石吸水率密切相關(guān)的巖石遇水損傷演化方程。
　　 通過RFPA2D巖石破壞過程分析系統(tǒng),數(shù)值模擬巖石在不同吸水條件下單軸壓縮試驗的全過程。數(shù)值試驗結(jié)果表明:巖石載荷、聲發(fā)射能-加載步驟(位移)全過程曲線圖同實物試驗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖較吻合,隨著吸水率的增大,非線性變形出現(xiàn)的時間提前延遲,聲發(fā)射能量由集中變得離散。