【摘 要】
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本文首次以煤系地层共生的砂质泥岩为研究对象,采用RMT-B150岩石力学试验系统和GD——65/150高低温环境箱对其在25℃-55℃温度下单轴和三轴压缩试验的力学特性开展了研究,分
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本文首次以煤系地层共生的砂质泥岩为研究对象,采用RMT-B150岩石力学试验系统和GD——65/150高低温环境箱对其在25℃-55℃温度下单轴和三轴压缩试验的力学特性开展了研究,分析了砂质泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响,揭示了温度对砂质泥岩的作用机制及变形破坏机理,并建立了考虑温度影响的损伤统计本构模型。结合实验过程,通过数值模拟对理论模型进行检测和修正。研究结果对实施深部煤炭的安全高效开采以及深部软岩工程灾害的预测和控制具有重要的理论意义和实用价值。主要研究成果与结论如下:(1)不同温度下砂质泥岩单轴压缩应力-应变曲线变化规律大致都经历了四个阶段,即压密阶段、线弹性阶段、塑性屈服阶段和破坏阶段。但是在不同温度下砂质泥岩的力学特性有差异,随着温度的升高,其峰值应力、峰值应变逐渐减小;弹性模量随着温度的升高呈线性减小;变形模量随着温度的升高呈线性增大;泊松比随着温度的升高先变大后变小,在40℃时出现了峰值点,其变化规律明显。(2)不同温度下砂质泥岩三轴压缩应力-应变曲线大体也经历了压密、弹性、屈服、破坏四个阶段。在围压的作用下,试件发生横向压密,故导致试件的压密阶段比较短。峰值应力随温度升高而降低;峰值应变随着温度升高在45℃之前增加在45℃之后下降;弹性模量在45℃之前减小在45℃之后增加;变形模量随着温度的升高先变小后又变大。(3)基于岩石强度的随机统计分布假设及应变强度理论,应用应力-应变曲线所获得的力学参数极值,建立了考虑温度效应的砂质泥岩损伤统计本构关系模型,从而可以通过室温岩石的应力-应变曲线来预测其它温度(55℃前)岩石的应力-应变曲线。
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