基于多源信息表征的深部巷道围岩结构灾变演化机理
靖洪文1
赵振龙2
吴疆宇1
1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 2211162.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221116;临沂大学土木工程与建筑学院,山东临沂 276000
摘要：深部煤炭资源开采的强度和深度不断增加,深部巷道围岩的结构性失稳灾变问题日趋严峻、复杂,严重制约深部煤炭安全高效开采.鉴于深部巷道围岩结构变形失稳的渐进演化过程中释放多物理场响应信息,采用自主研制的深部地下工程结构变形失稳全过程模拟试验系统,配合声发射、并行电法、电磁辐射等监测系统,研究基于多源信息表征的深部巷道围岩结构灾变演化机理.开展了完整、层状和块状3种结构围岩的破坏性物理模型试验,利用声、电、磁多源信息演化规律对不同结构围岩的荷载-位移全过程进行了定量化评价和多源信息表征,从荷载-位移全程曲线、多源信息响应规律、围岩峰后损伤特性3个角度综合揭示了不同结构围岩的灾变演化及变形失稳机制.研究结果表明:①随着围岩完整性的降低,围岩由塑性破坏向脆性破坏转变,其变形破坏过程的波动性和渐进式破坏特征更加显著,层状和块状结构围岩的物理模型峰值承载能力相比于完整结构分别降低4.73％和20.73％;②与完整结构围岩的声、电、磁多源信息的连续性响应过程不同,层状和块状结构围岩呈现出阶段式响应规律且特征值更突出,尤其块状结构围岩的阶段跳跃性现象显著;③完整、层状和块状结构围岩的裂隙发育区面积依次为448.84、651.76和824.49 cm2,即随着围岩结构完整性的降低,裂隙发育区面积不断增大,在本研究中增大范围在1.5～1.9倍;④围岩的破坏失稳由完整结构的强度控制型向块状结构的结构控制型转变,而层状结构表现出强度-结构联合控制特征,围岩破坏失稳的结构效应越来越显著.
关键词：灾变演化围岩结构深部巷道多源信息荷载-位移全过程
分类号：TD823(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(51734009)国家自然科学基金(52074259)国家自然科学基金(52004272)
论文发表日期：2023-01-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 163-176 )
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