应力-渗流耦合下深部花岗岩力学行为及破坏特征

TU45; 在矿山深部开采过程中,高应力与高水压耦合作用导致岩石的力学特性演化机理更加复杂.为分析深部复杂条件下花岗岩的力学行为及破坏特征,利用低场核磁共振核技术(NMR)进行花岗岩初始孔隙率测量,借助岩石高温三轴流变系统开展应力-渗流耦合试验,引入耗能比实现花岗岩破坏过程的能量演化分析.研究结果表明:岩石的峰值强度、峰值应变随孔隙水压的增大呈线性减小且减小速率逐渐提升,随围压的增大呈线性增加且增大速率逐渐变缓;峰值渗透率随着孔隙水压的增大呈线性增大,随围压的增大呈线性减小;岩石破坏应变能表现出明显的围压效应和孔隙水压效应,峰值应力点为弹性能极值点,峰值点之后弹性能迅速转化为岩石损伤的耗散能,...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in工程科学学报 Vol. 46; no. 4; pp. 600 - 613
Main Authors 张超, 杜翠凤, 宋卫东, 付建新
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083 2024
北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083
Subjects
energy dissipation
低场核磁共振
stress-seepage coupling
破裂特征
本构模型
能量耗散
rupture characteristics
nuclear magnetic resonance
constitutive model
应力-渗流耦合
Online AccessGet full text
ISSN2095-9389
DOI10.13374/j.issn2095-9389.2023.02.17.004

Cover

More Information
Summary:TU45; 在矿山深部开采过程中,高应力与高水压耦合作用导致岩石的力学特性演化机理更加复杂.为分析深部复杂条件下花岗岩的力学行为及破坏特征,利用低场核磁共振核技术(NMR)进行花岗岩初始孔隙率测量,借助岩石高温三轴流变系统开展应力-渗流耦合试验,引入耗能比实现花岗岩破坏过程的能量演化分析.研究结果表明:岩石的峰值强度、峰值应变随孔隙水压的增大呈线性减小且减小速率逐渐提升,随围压的增大呈线性增加且增大速率逐渐变缓;峰值渗透率随着孔隙水压的增大呈线性增大,随围压的增大呈线性减小;岩石破坏应变能表现出明显的围压效应和孔隙水压效应,峰值应力点为弹性能极值点,峰值点之后弹性能迅速转化为岩石损伤的耗散能,岩石耗能比整体呈现增大→减小→增加的"S"型变化规律;引入花岗岩初始孔隙率,将岩石视为固体骨架和孔隙两部分组成,综合考虑变形特征并构建应力-渗流耦合本构模型,与试验对比后认为该模型具有较高普适性.
ISSN:2095-9389
DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2023.02.17.004