單軸壓縮條件下弱膠結(jié)砂巖的力學及聲發(fā)射特性研究.pdf

1、我國西部富煤區(qū)域的煤層頂、底板多以弱膠結(jié)巖層為主，煤炭資源高強度開發(fā)過程中產(chǎn)生了一系列嚴重的地質(zhì)災害與環(huán)境損傷問題，而目前對弱膠結(jié)巖石性質(zhì)的研究尚不能滿足高強度開采下地質(zhì)災害防治和環(huán)境保護的需要。認清弱膠結(jié)巖石的力學性質(zhì)及變形破壞機理，對于遏制地質(zhì)災害發(fā)生、降低環(huán)境損傷具有一定的理論指導意義。
　　本文選取弱膠結(jié)砂巖這類典型的弱膠結(jié)巖石為研究對象，采用試驗研究、理論分析及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對其在單軸壓縮下的力學及聲發(fā)射特性進行分

2、析。論文的主要研究工作及主要結(jié)論如下：
　　(1)在確定砂巖礦物成分及膠結(jié)結(jié)構(gòu)的基礎上，對鈣泥質(zhì)細砂巖、泥質(zhì)中砂巖兩種弱膠結(jié)砂巖進行單軸壓縮試驗，對比分析其變形及破壞特征。鈣泥質(zhì)細砂巖單軸抗壓強度及彈性模量較高，破壞前無明顯塑性變形，有沖擊傾向性，以劈裂破壞為主;泥質(zhì)中砂巖的單軸抗壓強度及彈性模量較小，破壞前有較明顯的塑性變形，無沖擊傾向性，以單斜面剪切破壞為主。
　　(2)應用雙應變胡克模型較好地描述了弱膠結(jié)砂巖單軸壓縮下

3、的力學響應，弱膠結(jié)砂巖明顯的壓密階段可歸結(jié)為巖石內(nèi)部原生孔隙、微裂隙等“軟體”在低應力水平下的非線性變形。
　　(3)通過對比研究兩種弱膠結(jié)砂巖破裂過程的聲發(fā)射規(guī)律及損傷演化過程發(fā)現(xiàn)，兩種弱膠結(jié)砂巖破壞前均出現(xiàn)聲發(fā)射突變現(xiàn)象，聲發(fā)射突變點可作為判定其破壞的前兆;與鈣泥質(zhì)細砂巖相比，泥質(zhì)中砂巖的損傷主要發(fā)生在裂紋穩(wěn)定擴展階段，其聲發(fā)射在巖石破壞前體現(xiàn)漸進積累的過程，解釋了泥質(zhì)中砂巖破壞前較明顯的塑性變形。
　　(4)建立以平行