岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (7): 1997-2010.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0053CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0053
张培森1,王洪伟1,洪荒2,许大强3,陈增宝2,邓云驰1,梁展2, 李金坤1,陈文豪1,崔乾4
ZHANG Pei-sen1, WANG Hong-wei1, HONG Huang2, XU Da-qiang3, CHEN Zeng-bao2, DENG Yun-chi1, LIANG Zhan2, LI Jin-kun1, CHEN Wen-hao1, CUI Qian4
摘要: 煤矿地下灾害的主要诱因是受人为采动与煤炭资源被采出影响而导致围岩发生应力集中以及高强度卸荷,尤其是在围岩受承压水影响时,易失稳破坏,进而致使灾害的发生。基于此,借助Rock Top多场耦合试验仪开展了渗流-采动应力耦合作用下砂岩力学特性与能量演化规律试验研究。试验结果表明:(1)砂岩全应力-应变曲线可划分为5个阶段,砂岩开始卸荷后,由以轴向变形为主转为以环向变形为主。(2)砂岩的峰值应力随卸荷水平的升高而增大,随渗透压差的增大,砂岩峰值应力因受围岩与水压叠加影响而规律性不明显。(3)砂岩卸荷水平越高,其峰值应力处的轴向应变值越大,高卸荷水平下砂岩的轴向变形更明显;砂岩剪胀角曲线演化规律大致遵循“增―减―增―减”的规律,低卸荷水平下砂岩扩容现象更显著。(4)随初始卸荷水平的升高,砂岩的弹性应变能密度整体呈增大趋势;弹性应变能密度能量分配系数随岩样轴向应变的增加而呈现先增大后减小的规律。(5)砂岩的弹性应变能瞬时能量分配系数随岩样轴向应变增大而呈现“增―减―增”的变化规律;砂岩弹性应变能储能能力在其进入弹性变形阶段后达到峰值,其释能能力在进入残余应力阶段前达到峰值。
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