真三轴卸载–动力扰动下自然与饱水砂岩破坏特性试验研究

查看全文 作　　者：冯帆 [1,2,3 ][1]陈绍杰索引[2]王琦索引ROSTAMI [4]J KHORESHOK A [5]A [1]盛守前 [1]卞壮 [1]丁屹松

机构地区：[1]山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛266590;[2]中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083;[3]安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南232001;[4]科罗拉多矿业大学地球力学研究所,美国戈尔登80401;[5]库兹巴斯国立技术大学矿业工程学院,俄罗斯克麦罗沃650000

出　　处：《岩石力学与工程学报》索引2022年第41卷第11期,共14页

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52004143);中国博士后科学基金资助项目(2020M670781);中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金资助项目(SKLGDUEK2021)。 摘　　要：为探讨不同含水状态红砂岩试样在动静组合状态下的失稳破裂特征,采用QKX-YB200真三轴岩爆试验系统、声发射监测系统以及高速摄像仪对自然和饱水状态下的红砂岩立方体试样开展真三轴卸载–动力扰动试验。研究结果表明:在真三轴卸载–动力扰动条件下,自然状态砂岩破坏模式为张拉–剪切混合型破坏,而饱水状态砂岩的破坏模式为张拉型破坏,不同含水状态砂岩的裂纹扩展程度与初始轴向静应力和动力扰动频率密切相关;相比于饱水状态砂岩,自然状态砂岩试样在动力扰动阶段出现了不同程度的块片弹射和飞溅现象,体现为典型的应变型岩爆特征;轴向静应力以及动力扰动频率对于不同含水状态砂岩的力学响应特征具有显著的差异性,其对于自然状态砂岩的力学响应主要体现为岩样的破坏剧烈程度,而对于饱水状态砂岩的力学响应则主要体现为岩样的破碎程度;对含水砂岩试样建立了真三轴卸载–动力扰动下裂纹扩展模型,认为水楔效应、中间主应力效应以及开挖卸荷效应是诱发饱水砂岩产生张拉型破坏的本质原因;基于室内试验结果,从能量转化、力学、物理以及化学的角度初步揭示了真三轴卸载–动力扰动下水弱化岩爆机制。 关键词：岩石力学真三轴卸载动力扰动饱水破裂特征声发射岩爆弱化机制

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