单轴压缩下胶结充填体-岩石组合体的力学行为和破坏特征
车增辉1
周子涵2
辛凤阳3
郝建帅4
张令非3
曹建4
姜博文4
刘梓帆2
1.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710064;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 1000832.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 7100643.中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 1100154.中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083
摘要：在露天矿山向地下延伸开采工程实践中,探究充填体-岩石(Cemented Paste Backfill-Rock,CPB-R)组合体结构的力学特征与变形破坏规律,对保证地下采场稳定性和煤矿岩爆灾害防治具有特殊重要性.采用PFC2D软件的刚性块体弹簧网络方法(Rigid Body Spring Network,RBSN)对单轴压缩条件下含不同界面倾角的CPB-R组合体结构的破坏行为进行了数值模拟研究,从宏细观角度探究了不同界面倾角对CPB-R组合体的强度特征、破坏模式和声发射特征的影响规律,并开展室内单轴压缩试验对数值模拟结果进行了验证和对比分析.研究结果表明:CPB-R组合体的强度随界面倾角增大呈现出先增大后减小的"U"形变化,且在倾角达到 60°左右时具有最小的峰值强度;界面倾角超过 30°后,应力应变曲线屈服阶段削弱,脆性特征显著增加,随着界面倾角的增大,CPB-R组合体的破坏模式呈现出"Y"形失效向界面滑移失效转变,再向混合失效转变的演变趋势,极限承载力呈现由充填体控制向界面控制转变,再转变为由岩石控制的演变趋势;随着CPB-R组合体界面倾角的增大,界面破坏程度不断提高,界面破损会阻止界面的进一步滑移(界面倾角<60°)并导致张拉破坏的出现;岩爆指数(KE)在充填体与岩石的弹性模量比增大过程中先降低后升高,控制充填体与岩石的弹性模量比在 0.4～0.5 时可以有效地降低岩爆的风险.
关键词：倾斜界面充填体-岩石组合体破坏模式岩爆趋势数值模拟
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52308316)浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室开放基金资助项目(ZJRMG-2022-01)新疆维吾尔自治区重大科技专项资助项目(2024A01002-4)中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(300102265303)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 1-15 )
英文信息