單軸壓縮條件下弱膠結砂巖的力學及聲發射特性研究.pdf

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

2、析。論文的主要研究工作及主要結論如下：
　　(1)在確定砂巖礦物成分及膠結結構的基礎上，對鈣泥質細砂巖、泥質中砂巖兩種弱膠結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砂巖單軸壓縮下

3、的力學響應，弱膠結砂巖明顯的壓密階段可歸結為巖石內部原生孔隙、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砂巖破裂過程的聲發射規律及損傷演化過程發現，兩種弱膠結砂巖破壞前均出現聲發射突變現象，聲發射突變點可作為判定其破壞的前兆;與鈣泥質細砂巖相比，泥質中砂巖的損傷主要發生在裂紋穩定擴展階段，其聲發射在巖石破壞前體現漸進積累的過程，解釋了泥質中砂巖破壞前較明顯的塑性變形。
　　(4)建立以平行