岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 1230-1244.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0725
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岳豪,杨胜利,翟瑞昊,张燊,崔轩
YUE Hao, YANG Sheng-li, ZHAI Rui-hao, ZHANG Shen, CUI Xuan
摘要: 含砂岩石是发生突水溃砂灾害前在高位关键层形成的特殊岩石,其强度与力学性质均与普通岩石不同,决定着高位关键层的稳定性。研究发现:不同裂隙角的裂隙岩石与含砂岩石具有不同的特征应力,且随着裂隙角的增加,裂隙岩石与含砂岩石的起裂应力、损伤应力和峰值应力均增加,双峰应力先增加后减小。相同裂隙角下的含砂岩石各特征应力均小于裂隙岩石,说明砂体对岩石特征应力具有弱化效应。从破坏形态来看,裂隙岩石易呈现翼形拉伸裂隙,含砂岩石在低裂隙角(30º)条件下形成拉伸裂隙,高裂隙角(60º)条件下易形成剪切裂隙,表明砂体进入岩石裂隙后对岩石具有剪切效应。同时建立了充砂力学模型,指出了含砂岩石强度小于裂隙岩石的原因是砂体降低了岩石的摩擦系数。根据声发射累计振铃计数定义了岩石损伤量并分析了含砂岩石致灾机制,现场溃砂灾害可分为4个阶段:弹性变形阶段、裂隙扩展阶段、蓄砂储能阶段、溃砂释能阶段。最后利用PFC2D验证了裂隙岩石与含砂岩石的差异性,分析了不同类型岩石的能量演化规律。研究结果可作为煤矿顶板突水溃砂现象的前兆信息识别,有助于指导突水溃砂工作面的安全生产。
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[1] | 于洋, 王泽华, 唐才萱. 单轴压缩下酸腐蚀花岗岩能量演化与分形特征[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1971-1982. |
[2] | 张光, 吴顺川, 张诗淮, 郭沛, . 砂岩单轴压缩试验P波速度层析成像及声发射特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 483-496. |
[3] | 罗丹旎, 卢思航, 苏国韶, 陶洪辉, . 含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 75-87. |
[4] | 郭佳奇, 程立攀, 朱斌忠, 田永超, 黄鑫. 持续开挖效应下结构面剪切力学性质与能量特征研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 131-143. |
[5] | 李冬冬, 盛谦, 肖明, 王小毛, . 基于改进颗粒流声发射片的地下厂房洞室围岩局部损伤细观机制研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 117-129. |
[6] | 张东晓, 郭伟耀, 赵同彬, 谷雪斌, 陈玏昕, . 岩石I型裂纹定向扩展规律试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 231-244. |
[7] | 王立, 倪彬, 谢伟, 王书昭, 寇坤, 赵奎, . 不同粒径黄砂岩微观−宏观裂纹演化机制研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 373-381. |
[8] | 朱星, 刘汉香, 胡桔维, 范杰, . 砂岩破坏声发射临界慢化前兆特征试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 164-172. |
[9] | 胡训健, 卞康, 刘建, 谢正勇, 陈明, 李冰洋, 岑越, . 离散裂隙网络对岩石力学性质和声发射特性 影响的颗粒流分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 542-552. |
[10] | 孙冰, 唐文福, 曾晟, 侯珊珊, 方耀楚, . 基于自组织临界理论的岩石声发射能量 与时间的统计分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2525-2538. |
[11] | 刘成禹, 郑道哲, 张向向, 陈成海, 曹洋兵, . 冻融温变速率对岩石受载特性的影响规律[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2071-2082. |
[12] | 王刚, 宋磊博, 刘夕奇, 包春燕, 吝曼卿, 刘广建, . 非贯通节理花岗岩剪切断裂力学特性及 声发射特征研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1533-1545. |
[13] | 张黎明, 王在泉, 赵天阳, 丛宇, . 孔隙水压力作用下砂岩裂纹扩展行为的试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 901-908. |
[14] | 侯奎奎, 吴钦正, 张凤鹏, 彭超, 刘焕新, 刘兴全, . 不同地应力测试方法在三山岛金矿2 005 m 竖井建井区域的应用及其地应力分布规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1093-1104. |
[15] | 孙博, 任富强, 刘冬桥, . 基于声发射多重分形特征的层状板岩失稳前兆研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 749-760. |
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