西部弱胶结软岩力学特性试验研究

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弱胶结软岩是我国西部矿山广泛分布的一类特殊软岩,由于其具有强度低、胶结差、易水解、易风化和高流变性等特征,使得这类地层巷道支护困难,急需对这类软岩进行系统力学特征分析。本文通过煤矿井下取样进行室内试验,研究了弱胶结软岩的基本力学特性,包括全过程应力-应变关系,强度准则,峰后应变软化和损伤特性,蠕变特性,建立了对应的本构模型。主要研究成果归纳为:  (1)对典型弱胶结软岩进行了自然状态下常规单轴和三轴压缩试验,获取应力-应变全过程曲线及基本力学参数,包括单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、残余强度,基于最小二乘法理论对试验曲线进行了拟合,研究了围压对岩块变形特性和强度特性的影响,建立了弱胶结软岩强度准则。  (2)通过三轴压缩试验分析了砂岩应力-应变全过程曲线的峰前峰后变化规律,采用损伤本构模型描述弱胶结砂岩峰前力学特性,峰后力学特性采用基于Mohr-Coloumb准则线性应变软化模型来描述,建立了基于损伤和线性应变软化两种理论的分段函数表示的砂岩本构方程,并进行了非线性化推广。  (3)通过砂岩的室内蠕变试验,获得了其蠕交特性曲线和蠕变力学参数,分析了该类岩石蠕变发展规律和破坏特征,建立了弱胶结砂岩蠕变Burgers体本构模型,并给出了相关参数。
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