不同围压下峰后循环载荷对砂岩力学及渗流特性的影响研究

张培森; 许大强; 颜伟; 胡昕; 李霄; 方家鑫; 鞠照强; 赵铭

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不同围压下峰后循环载荷对砂岩力学及渗流特性的影响研究

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开采扰动导致煤层底板一定范围内岩体处于峰后状态,受相邻巷道开挖及煤层开采作用促使峰后岩体经历循环加−卸载过程,为探究不同地应力环境下峰后循环载荷作用对岩体结构的影响,明晰煤层底板突水等灾害的孕育过程,基于Rock Top多场耦合试验仪对砂岩开展了5、10、15、20、25 MPa围压峰后循环载荷试验研究。研究结果表明:①峰后循环载荷作用之前,岩石单位渗透率均呈快速下降—趋于平稳—突然上升—突然下降—趋于平稳的变化规律,峰后循环阶段,岩石单位渗透率则与轴向载荷近乎呈倒置关系;②岩石弹性模量、裂隙闭合应力、起裂应力、损伤应力、峰值应力、残余应力均与围压呈正相关,泊松比则随围压增大呈先增大后减小的变化特点;③5、10 MPa围压下,岩石出现间歇性破坏,脆性破坏特征有所减弱,15、20、25 MPa围压下,岩石脆性破坏特征明显,岩石破坏特征由岩石本身性质所决定;④峰后轴向载荷主要对岩石渗透率增大起促进作用,但该促进作用较围压对岩石渗透率的抑制作用弱,围压为影响岩石峰后渗透率变化的主导因素;⑤不同围压下,岩石均产生了一条贯穿剪切裂纹,但随围压增大,岩石破坏程度逐渐减弱,破坏模式趋于简单。

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来源
《煤炭科学技术》 |2023年第7期|94-105|共12页
作者
张培森; 许大强; 颜伟; 胡昕; 李霄; 方家鑫; 鞠照强; 赵铭;
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作者单位

山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地;

山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心;

中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司;

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正文语种 chi
中图分类矿山排水与堵水;
关键词
岩石力学; 峰后循环载荷; 力学特性; 渗流特性; 破坏模式;

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