基于流變擾動(dòng)耦合作用的石膏礦采空區(qū)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)演化規(guī)律試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)石膏礦山普遍采用房柱法開采,留下了大量采空區(qū),采空區(qū)大面積冒落機(jī)理缺乏缺乏系統(tǒng)性的理論。本文以石膏礦石在流變及擾動(dòng)耦合作用下,巖石力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步“劣化”的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律為研究重點(diǎn),以現(xiàn)場(chǎng)爆破振動(dòng)測(cè)試與分析、室內(nèi)流變單因素作用、流變擾動(dòng)耦合試驗(yàn)、FLAC3D數(shù)值模擬相結(jié)合,試圖揭示石膏礦采空區(qū)穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)演變機(jī)制,為石膏礦山采空區(qū)安全管理奠定基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)地下空間長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究有重要的借鑒意義。
　　為了給實(shí)驗(yàn)室爆破振動(dòng)相似模擬提供

2、依據(jù),對(duì)石膏礦地下采場(chǎng)-180m水平爆破振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試和分析,得到了不同爆心距以及單段炸藥量所對(duì)應(yīng)的主振頻率和峰值振動(dòng)速度,并回歸分析了石膏礦爆破振動(dòng)衰減規(guī)律,得出
　　從而得出相鄰礦房?jī)?nèi)的礦柱與頂板處的峰值振動(dòng)速度,為爆破振動(dòng)對(duì)礦柱造成的累積損傷提供了依據(jù)。
　　在流變單因素作用的試驗(yàn)研究中,首先進(jìn)行了石膏礦石單軸壓縮試驗(yàn),從而合理的確定石膏試件分級(jí)加載流變?cè)囼?yàn)條件下的應(yīng)力水平分級(jí)。對(duì)不同應(yīng)力水平條件下的蠕變曲線的分析,在

3、受到靜載荷加載的瞬間,其瞬時(shí)變形顯著增大,但是其硬化前的變化量增長(zhǎng)幅值在較大應(yīng)力水平下有所減小,石膏礦石的長(zhǎng)期流變強(qiáng)度為瞬時(shí)強(qiáng)度的75％~80%。
　　為了研究石膏礦石在流變擾動(dòng)耦合作用下的累積損傷規(guī)律,根據(jù)石膏礦山爆破振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù),以自制的爆破擾動(dòng)相似模擬裝置進(jìn)行相似模擬,通過調(diào)節(jié)空氣錘的出口壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度的擾動(dòng)載荷,得到了不同應(yīng)力水平和擾動(dòng)強(qiáng)度下巖石試件擾動(dòng)流變導(dǎo)致?lián)p傷變化規(guī)律,從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室爆破擾動(dòng)的相似模擬。

4、　　對(duì)比分析了施加相同應(yīng)力水平不同沖擊載荷條件和相同沖擊載荷不同應(yīng)力水平條件下的石膏聲波的波速變化,以所測(cè)聲波波速的變化來(lái)衡量其損傷量,在40%~80%抗壓強(qiáng)度的應(yīng)力水平下,擾動(dòng)載荷由0.4Mpa~0.8Mpa,對(duì)應(yīng)的損傷量由0.1026~0.3914,得到了石膏礦石在多次擾動(dòng)下累積損傷與聲速變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　最終運(yùn)用 Flac3D軟件模擬出石膏礦受采場(chǎng)開挖及流變擾動(dòng)耦合作用的模型位移、應(yīng)力及塑性區(qū)三個(gè)方面的變化,從而驗(yàn)證其由