泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的重組與力學特性演化研究.pdf

1、泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體作為一種特殊的軟巖，其力學性質(zhì)極易受環(huán)境因素影響而發(fā)生劣化，從而給相應工程的施工和建設造成影響。然而，破壞后的泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體在一定賦存環(huán)境和應力環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)重組，重組后的巖體具有一定的力學性質(zhì)，重組巖體形成的承載結(jié)構(gòu)又有利于泥質(zhì)弱膠結(jié)地層巷道圍巖的穩(wěn)定。
　　本文以內(nèi)蒙古五間房西一礦三種不同黏土礦物含量的泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體為研究對象，分別開展巖體失吸水演化試驗、破裂巖體的結(jié)構(gòu)重組試驗和結(jié)構(gòu)重組巖體的力學性質(zhì)試驗，結(jié)

2、合損傷力學理論和數(shù)值分析，對基于賦存環(huán)境影響的泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體結(jié)構(gòu)重組演化機制、力學特性演化規(guī)律和相應巖體巷道的圍巖穩(wěn)定性進行了系統(tǒng)的研究。主要工作和研究成果如下：
　　（1）基于X射線衍射分析、電鏡掃描、液塑限測定以及原生巖體試樣的力學性能測試等試驗，揭示了泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的基本物理與力學性質(zhì)隨黏土礦物含量和含水率變化的演化規(guī)律，為研究泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的結(jié)構(gòu)重組演化機制奠定基礎。
　　（2）采用自行研發(fā)的集監(jiān)測-記錄為一體的高精

3、度巖體失吸水演化試驗系統(tǒng)，制定了合理的試樣尺寸和試驗方案，并引入石英砂材料作為對比和參考，揭示了賦存環(huán)境影響下的不同黏土礦物含量泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的失吸水演化規(guī)律，揭示了黏土礦物在賦存環(huán)境影響下對巖體中水分散失的調(diào)節(jié)作用。
　?。?）對已有的重組試驗裝置進行改進，基于破壞巖體的原生結(jié)構(gòu)面，開展不同約束條件、黏土礦物含量和重組荷載作用下的巖體結(jié)構(gòu)重組試驗，揭示了泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的重組演化機制，并采用GDS高級巖土三軸試驗儀，對重組巖體試樣

4、進行單、三軸力學性質(zhì)試驗，揭示了泥質(zhì)弱膠結(jié)重組巖體的力學特性隨黏土礦物含量、含水率及重組荷載等因素變化的演化規(guī)律。
　?。?）基于試驗數(shù)據(jù)，從損傷力學的基本理論出發(fā)，結(jié)合統(tǒng)計強度理論和屈服準則等理論，建立了泥質(zhì)弱膠結(jié)巖體的水化-力學耦合損傷本構(gòu)模型，并對損傷進行了引申定義。
　?。?）綜合地層含水率、賦存環(huán)境影響下的圍巖含水率影響半徑和失吸水量、地層埋深、側(cè)壓系數(shù)以及巖體黏土礦物含量等因素對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響，分別進行了數(shù)