含水饱和度影响下砂岩单轴压缩破碎特征及其弱化机理
张村1
高敬宜2
吴润泽2
师旭涛2
王方田3
王潇杰2
韩鹏华2
1.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)厚煤层绿色智能开采教育部工程研究中心,北京 100083;矿业大学(北京)内蒙古研究院,内蒙古鄂尔多斯 0170002.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000833.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116
摘要：水岩作用导致岩体强度弱化是采矿工程中常见灾害的诱因,掌握水岩作用弱化特征及其内在机理是防治水岩作用工程问题的关键.基于此,本文借助声发射、扫描电镜、核磁共振等表征手段,研究了不同含水饱和度(含水饱和度分别为0,25％,50％,75％,100％)砂岩水浸弱化破碎特征和内在机理.研究发现,从干燥到饱和岩样抗压强度均值从93.613 4 MPa降至19.255 7 MPa,下降了 79.43％,高饱和度砂岩塑性增强.从干燥到饱和声发射(AE)计数和累计能量分别从23 186和29 495降至8 504和3 695,损伤变量B也从1.00降至0.57,声发射空间分布密度减小.随着饱和度增加,砂岩破碎程度减小,主裂隙面从拉伸破坏逐渐演化为剪切破坏,破碎分形维数从1.716 5下降至1.376 2.核磁共振分析结果表明,随着吸水饱和度的增加,毛细管水比例逐渐上升,造成岩样黏聚力、摩擦力下降,促使岩样生成软弱结构.电镜扫描结果表明,岩样内部矿物成分的溶蚀造成岩样内部孔隙增加,大孔比例上升.上述水岩作用造成岩样破坏时由穿晶裂隙逐渐演化为晶间裂隙,宏观表现为岩样由拉伸破坏演化为剪切破坏,岩样强度降低.
关键词：水岩作用声发射损伤变量破碎特征水浸弱化机理
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3012101)国家自然科学基金(52104155)中央高校基本科研业务费专项资助项目(2024ZKPYNY01)
论文发表日期：2024-11-30
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：15( 1117-1131 )
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