真三轴应力条件下层状复合岩石力学及渗流特性理论与试验研究成果

栏目：行业动态发布时间：2021-04-24

随着建筑设计的发展；石是以天然石的碎石为原料、装饰，加上粘合剂等经加压、抛光而成。

随着建筑设计的发展；石是以天然石的碎石为原料、装饰，加上粘合剂等经加压、抛光而成。后两者为人工制成，人造石的产品也不断日新月异。石材是建筑装饰材料的高档产品，天然石材大体分为花岗岩、火山岩等，随着科技的不断发展和进步，质量和美观已经不逊色天然石材、幕墙装饰和公共设施建设。

一、等b等σ3条件下,b在0到0.5区间内,层状复合岩石的扩容起点对应的轴差应力均逐渐上升,中间主应力的增大延迟了岩石非线性体积应变的出现。当b大于0.5时,扩容起点对应的轴差应力随着中间主应力的增大反而有下降的趋势,但整体下降幅度不是很大,扩容起点对应的轴差应力与层状复合岩石的峰值强度呈明显的正相关性。等p等b试验条件下,扩容起点对应的轴差应力均随着中间主应力的增大而逐渐降低。

二、中间主应力对岩石整体强度有明显的强化作用,随着b值的增加,M-C准则预测的峰值强度值要低于MLC真三轴强度准则的曲线。在b=0到b=0.25时,岩石强度的增加幅度要大于其他区间增加或降低的幅值,岩石强度和变形对中间主应力的敏感性更强。中间主应力保持不变时,随着最小主应力的增大,在加载初期各应力-应变曲线几乎是重合的,层状复合岩石的峰值强度与最小主应力大小几乎呈线性相关。层状复合岩石的强度和变形特征有明显的层面倾角效应和率敏感特征,加载和卸载速率越大,岩石整体破坏时释放的弹性能也越大。

三、基于修正的Lade真三轴准则和Weibull概率密度函数建立了固定最小主应力σ3、改变中间主应力σ2和基于中主应力系数b(或Lode参数μσ)的层状复合岩石各向异性损伤统计本构方程,并引入用损伤变量表示的扩容修正系数,建立的损伤模型与真三轴试验结果对应性良好,可以较好地描述层状岩石的变形和强度特征。

四、利用均质化理论,建立了基于MLC准则的层状复合岩石真三轴各向异性破坏准则,研究了该准则在八面体平面上的破坏轨迹特征,并开展了系列真三轴试验对建立的真三轴强度准则进行了验证。层状复合岩石发生破坏时,其破坏特征取决于最大主应力方位角、各岩石分层的强度参数和几何参数等,文中给出了不同最大主应力方位角条件下层状复合岩石的破坏特征并解出了对应最大主应力方位角的理论解。

五、真三轴应力条件下,中间主应力、气体压力、交变频率和幅值、应变率等对复合动力灾害的显现特征均有较大的影响。层状复合煤岩体在临空面一侧多以劈裂成板、板曲折断的层裂形式破坏。基于荷载类型,可将复合动力灾害分为高静载型、扰动型、冲击型复合动力灾害三种类型,且在各类复合型动力灾害中,高压气体对复合动力灾害的孕育和发生具有积极的作用。

六、基于等效连续介质假设,将水平层状复合煤岩体视为横观各向同性介质,同时考虑到应力和渗流的内在关系,从细观损伤力学理论出发,建立了可以描述应力应变过程中的渗透率的演化模型和应力-损伤-渗透率演化方程,并进行了真三轴应力条件下原煤、顶底板岩石的渗流试验验证。本文建立的利用体应变和体应力表达的渗透率模型可以较好的模拟出岩石扩容阶段的渗透率演化规律。

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