不同溫度下煤系砂質(zhì)泥巖力學(xué)特性試驗(yàn)及損傷本構(gòu)模型研究.pdf

1、本文首次以煤系地層共生的砂質(zhì)泥巖為研究對象，采用RMT-B150巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)和GD——65/150高低溫環(huán)境箱對其在25℃～55℃溫度下單軸和三軸壓縮試驗(yàn)的力學(xué)特性開展了研究，分析了砂質(zhì)泥巖的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線、峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量、變形模量以及泊松比受溫度的影響，揭示了溫度對砂質(zhì)泥巖的作用機(jī)制及變形破壞機(jī)理，并建立了考慮溫度影響的損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型。結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程，通過數(shù)值模擬對理論模型進(jìn)行檢測和修正。研究結(jié)果對實(shí)施深部煤炭

2、的安全高效開采以及深部軟巖工程災(zāi)害的預(yù)測和控制具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。主要研究成果與結(jié)論如下:
　　(1)不同溫度下砂質(zhì)泥巖單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化規(guī)律大致都經(jīng)歷了四個(gè)階段，即壓密階段、線彈性階段、塑性屈服階段和破壞階段。但是在不同溫度下砂質(zhì)泥巖的力學(xué)特性有差異，隨著溫度的升高，其峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變逐漸減小;彈性模量隨著溫度的升高呈線性減小;變形模量隨著溫度的升高呈線性增大;泊松比隨著溫度的升高先變大后變小，在40℃時(shí)出現(xiàn)

3、了峰值點(diǎn)，其變化規(guī)律明顯。
　　(2)不同溫度下砂質(zhì)泥巖三軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線大體也經(jīng)歷了壓密、彈性、屈服、破壞四個(gè)階段。在圍壓的作用下，試件發(fā)生橫向壓密，故導(dǎo)致試件的壓密階段比較短。峰值應(yīng)力隨溫度升高而降低;峰值應(yīng)變隨著溫度升高在45℃之前增加在45℃之后下降;彈性模量在45℃之前減小在45℃之后增加;變形模量隨著溫度的升高先變小后又變大。
　　(3)基于巖石強(qiáng)度的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)及應(yīng)變強(qiáng)度理論，應(yīng)用應(yīng)力-應(yīng)變曲線所獲得的