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不同加卸载方式下饱和岩石力学特征的试验研究①

2021-05-16李杰林周科平夏才初朱龙胤

矿冶工程 2021年2期
关键词:变形

李杰林,洪 流,周科平,夏才初,朱龙胤,4

(1.中南大学 资源与安全工程学院,湖南 长沙410083;2.浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室,浙江 绍兴312000;3.同济大学 土木工程学院,上海200092;4.中冶北方工程技术有限公司,辽宁 大连116000)

随着浅部矿产资源开采殆尽,深部开采已成为未来矿产资源开采的必然趋势。深部矿岩处在高应力、高地温、地下淋水等复杂地质力学环境下,其崩落和开采过程就是岩石被加卸荷载、水分耦合作用的过程,尤其在二步资源回采中加卸载作用的影响更加明显,因此,研究循环加卸载条件下饱和岩石的力学性质,对开展深部岩体工程稳定性分析具有重要意义。

饱和岩石在加卸载下的力学响应具有一定的特点,一般来说,相较于干燥岩石,同一应力下饱和岩石的应变增量较大,变形的脆性特征较弱,塑性特征较强,变化较为不均匀[1],最终的峰值应变也较大,并会表现出软化特征[2],导致其强度更低[3],残余应力[2]也更低,岩石破坏程度与裂隙发育更多,更容易出现拉-剪复合破坏。

饱和岩石在加卸载中的力学性质可通过应力-应变曲线反映出来,各加载、卸载曲线一般呈内凹型[4],随着加卸载的进行,曲线会经历疏-密-疏的变化[5],滞回曲线向应变增大的方向移动,滞回环先减小后增大,压密阶段较干燥岩石更为明显[6]。轴向残余应变会先减小后增大,横向应变持续扩展,使滞回环越来越狭长,但弹性模量也会逐渐增大[7],从而使整体变形表现出向脆性靠近的趋势,各循环的破裂和损伤逐步增加。……

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