我國西部地區(qū)廣泛分布著較厚的白堊系軟巖夾層,富水層軟巖開挖困難,是限制我國西部礦井建設(shè)的重大工程難題之一,尤其是受到常規(guī)爆破和大型機(jī)械掘進(jìn)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)荷載作用后,軟巖夾層易出現(xiàn)整體失穩(wěn),施工過程中存在巨大安全隱患。研究白堊系富水軟巖層動(dòng)力學(xué)特性具有重要的理論及工程意義。本文依托陜西地區(qū)某煤礦工程項(xiàng)目,以現(xiàn)場采集的白堊系紅砂巖為研究對(duì)象,主要進(jìn)行了以下研究:（1）通過基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)得到了紅砂巖試件的密度、孔隙率、單軸抗壓強(qiáng)度和變形模量等參數(shù);通過軟化實(shí)驗(yàn)、抗水性實(shí)驗(yàn)和崩解實(shí)驗(yàn)明確了紅砂巖的宏觀水理特性,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,認(rèn)為在宏觀上白堊系紅砂巖對(duì)水的作用敏感,軟化性強(qiáng),抗水性差。（2）利用計(jì)算機(jī)層析掃描（CT）及掃描電子顯微鏡（SEM）裝置對(duì)巖石樣品的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀測(cè),認(rèn)為在細(xì)觀上白堊系紅砂巖內(nèi)部孔隙發(fā)育程度高,且?guī)r石顆粒間具有明顯的膠結(jié)結(jié)構(gòu)。運(yùn)用離散介質(zhì)理論建立紅砂巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型,基于PFC2D平臺(tái)進(jìn)行了單軸壓縮的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。（3）通過50mm大直徑分離式霍普金森壓桿（SHPB）裝置對(duì)干燥及飽和的紅砂巖試樣進(jìn)行了沖擊壓縮實(shí)驗(yàn),沖擊作用下,受孔隙水壓力作用,飽和紅砂巖的張拉破壞特征明顯,動(dòng)態(tài)強(qiáng)度... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

常見軟

1緒論11緒論1.1選題背景及研究意義我國西部地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，受地質(zhì)條件和技術(shù)能力限制，在礦產(chǎn)資源的開采中仍面臨著諸多困難與挑戰(zhàn)[1-5]。隨著開采深度不斷增加，富水層施工安全難以保障，已成為制約西部礦井建設(shè)的關(guān)鍵難題[6-7]。西部地區(qū)廣泛分布的白堊系砂巖夾層，受沉積環(huán)境的影響，成巖時(shí)間較晚，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育良好，水敏感性強(qiáng)，受到動(dòng)態(tài)荷載，尤其是爆破產(chǎn)生的沖擊荷載作用后，巖壁易失穩(wěn)[8]，產(chǎn)生如圖1.1所示的地質(zhì)災(zāi)害。為有效解決富水夾層導(dǎo)致的一系列工程難題，需要系統(tǒng)地對(duì)其水理及動(dòng)態(tài)力學(xué)特性開展研究，更加準(zhǔn)確地把握其工程特點(diǎn)，給出有針對(duì)性的施工方案。(a)軟巖巷道整體失穩(wěn)(b)軟巖巷道側(cè)壁失穩(wěn)圖1.1常見軟巖地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)格地說，巖石是一類復(fù)雜的非均質(zhì)各向異性材料，由于影響因素眾多，其破壞機(jī)理未被完全揭示。連續(xù)介質(zhì)方法雖然能夠較好地描述巖石宏觀力學(xué)特性，但無法就巖石飽水軟化、應(yīng)變率相關(guān)性等現(xiàn)象給出機(jī)理層面的解釋[9-10]。因此有必要從不同的尺度上了解巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立宏觀力學(xué)性能和細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征之間的聯(lián)系，通過細(xì)觀機(jī)理來解釋各種宏觀現(xiàn)象。不同尺度下的巖石材料如圖1.2所示。(a)工程巖體(大尺度)(b)巖塊(宏觀)(c)巖石礦物(細(xì)觀)圖1.2不同尺度下的巖石材料

1緒論11緒論1.1選題背景及研究意義我國西部地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，受地質(zhì)條件和技術(shù)能力限制，在礦產(chǎn)資源的開采中仍面臨著諸多困難與挑戰(zhàn)[1-5]。隨著開采深度不斷增加，富水層施工安全難以保障，已成為制約西部礦井建設(shè)的關(guān)鍵難題[6-7]。西部地區(qū)廣泛分布的白堊系砂巖夾層，受沉積環(huán)境的影響，成巖時(shí)間較晚，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育良好，水敏感性強(qiáng)，受到動(dòng)態(tài)荷載，尤其是爆破產(chǎn)生的沖擊荷載作用后，巖壁易失穩(wěn)[8]，產(chǎn)生如圖1.1所示的地質(zhì)災(zāi)害。為有效解決富水夾層導(dǎo)致的一系列工程難題，需要系統(tǒng)地對(duì)其水理及動(dòng)態(tài)力學(xué)特性開展研究，更加準(zhǔn)確地把握其工程特點(diǎn)，給出有針對(duì)性的施工方案。(a)軟巖巷道整體失穩(wěn)(b)軟巖巷道側(cè)壁失穩(wěn)圖1.1常見軟巖地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)格地說，巖石是一類復(fù)雜的非均質(zhì)各向異性材料，由于影響因素眾多，其破壞機(jī)理未被完全揭示。連續(xù)介質(zhì)方法雖然能夠較好地描述巖石宏觀力學(xué)特性，但無法就巖石飽水軟化、應(yīng)變率相關(guān)性等現(xiàn)象給出機(jī)理層面的解釋[9-10]。因此有必要從不同的尺度上了解巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立宏觀力學(xué)性能和細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征之間的聯(lián)系，通過細(xì)觀機(jī)理來解釋各種宏觀現(xiàn)象。不同尺度下的巖石材料如圖1.2所示。(a)工程巖體(大尺度)(b)巖塊(宏觀)(c)巖石礦物(細(xì)觀)圖1.2不同尺度下的巖石材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CT尺度下凍融巖石細(xì)觀損傷特性分析[J]. 張慧梅,王煥,張嘉凡,程樹范,周洪文.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020(01)
[2]大理巖加、卸荷破壞過程的三維顆粒流模擬[J]. 叢怡,叢宇,張黎明,賈樂鑫,王在泉.  巖土力學(xué). 2019(03)
[3]凍結(jié)飽和砂巖三軸壓縮力學(xué)特性及強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型研究[J]. 楊更社,魏堯,申艷軍,王磊,劉慧,董西好,李曉晉.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]北疆侏羅系與白堊系泥質(zhì)砂巖物理力學(xué)特性對(duì)比分析及其能量損傷演化機(jī)制研究[J]. 陳子全,何川,董唯杰,馬杲宇,潘旭勇,裴成元.  巖土力學(xué). 2018(08)
[5]含水率對(duì)泥質(zhì)粉砂巖物理力學(xué)性質(zhì)影響的規(guī)律與機(jī)制[J]. 賈海梁,王婷,項(xiàng)偉,譚龍,申艷軍,楊更社.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(07)
[6]巖石應(yīng)變軟化變形特性及損傷本構(gòu)模型研究[J]. 劉冬橋,王焯,張曉云.  巖土力學(xué). 2017(10)
[7]含水率對(duì)層狀砂巖劈裂抗拉強(qiáng)度影響研究[J]. 鄧華鋒,張吟釵,李建林,王偉,支永艷.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(11)
[8]水-巖化學(xué)作用下灰砂巖的力學(xué)特性與參數(shù)損傷效應(yīng)[J]. 王艷磊,唐建新,江君,代張音,舒國鈞.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]花崗巖破壞過程能量演化機(jī)制與能量屈服準(zhǔn)則[J]. 王云飛,鄭曉娟,焦華喆,陳峰賓,趙洪波.  爆炸與沖擊. 2016(06)
[10]巖石細(xì)觀結(jié)構(gòu)及參數(shù)對(duì)宏觀力學(xué)特性及破壞演化的影響[J]. 張國凱,李海波,夏祥,李俊如,李曉鋒,宋濤.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(07)



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