泥质粉砂岩含水率对其蠕变特性影响的研究

摘要

随着煤炭开采深度的不断加深，在高地应力作用下，矿井围岩普遍出现了显著的蠕变现象，使得矿井巷道的掘进、支护与维护问题越来越突出。其中，水的作用使得围岩的结构和力学性能恶化、实际载荷高于表观载荷从而使得岩体的流变变形大大增加，给矿井的安全生产带来了极大的威胁。同时，对其反复支护又造成了巨大的经济损失。本文选择云南省东源煤业集团公司恩洪煤矿+1800井底水仓典型软岩——泥质粉砂岩作为研究对象，对其在含水率影响下的力学行为进行了试验研究，并从损伤力学入手，在岩石的含水率对其蠕变本构方程影响、流变规律、支护优化方面进行了尝试性的研究工作。首先对岩样在不同含水率下进行了力学性能和蠕变测试，得到了泥质粉沙岩在含水率影响下的弹性模量和泊松比变化规律。 运用损伤力学基础理论，通过进行由含水率引起的损伤分析，给出了损伤因子随含水率和时间变化的行为方程式，研究了岩样在含水率影响下的损伤变化规律，给出了含水率和时间损伤效应条件下的演化方程。 结合burgers体蠕变模型，引入弹性体含水率与时间的耦合损伤因子对Bu体模型弹性体和粘弹性体进行改进，得到了在恒定含水率条件下考虑含水率与时间损伤作用的蠕变本构方程。 在得到恒定含水率蠕变本构方程的基础上，进一步讨论了含水率变化情况下，蠕变本构方程的影响因素。并采用检验流变理论的方法探讨了具体条件下，巷道含水率增加过程中，流变规律的预测方法。 利用这一成果分析了水仓的破坏机理，并对水仓的支护方案进行了优化。最后应用于工程实际，证明是可行的。

目录

文摘

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1绪论

2岩石力学性质试验研究

3软岩含水率与蠕变损伤关系的理论研究分析

4软岩蠕变理论模型研究

5含水率变化的流变方程研究

6工程应用实例

7结论

致 谢

参考文献

附录