岩石峰后流变试验及其应用研究

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1、密级：公开中图分类号：X936硕士学位论文岩石峰后流变试验及其应用研究研究生：刘圣导师：李树清教授学科：安全科学与工程研究方向：煤矿事故预防与控制2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterExperimentAndApplicationStudyonPost-peakRheologyofRockCandidate：LiuShengSupervisorandRank：Prof.LiShuqing岩石峰后流变试验及其应用研究学位类型学术型学位作者姓名刘圣作者学号15010102006学科（专业学位类别)安

2、全科学与工程研究方向（专业领域)煤矿事故预防与控制导师姓名及职称李树清教授实践导师姓名及职称袁越讲师所在学院资源环境与安全工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意

3、学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要在复杂的工程环境下，岩体的受力与变形表现出很强的时间效应。在巷道开挖过程中往往会产生一定范围的破裂区，在长期荷载作用下巷道围岩的流变既有完整围岩的流变，也有破裂围岩的流变，破裂围岩的流变是导致巷道长期变形的一个主要因素，加大了巷道围岩稳定性控制的难度。鉴于此，本文采用

4、MTS815电液伺服岩石力学试验系统进行了岩石峰后流变试验和基本力学试验，分析了不同应力状态下岩石峰后流变特征，求取了岩石峰后的长期强度，选取了合适的本构模型对峰后蠕变特性进行了描述，从破裂围岩流变的角度探讨了软弱破碎顶板冒顶机理及安全控制措施。论文的主要研究成果如下：（1）通过红砂岩单轴、三轴压缩下的强度试验，获取了岩石的常规物理力学参数，分析了不同围压、不同应力水平下红砂岩的应力应变曲线特征、强度与变形特性，研究得到了单轴、三轴压缩条件下红砂岩的破坏形式。（2）通过红砂岩三轴压缩下峰后应力松弛特性试验和峰后蠕变试验，研究了不同损伤岩样的应力

5、松弛特性和峰后蠕变特性，分析了损伤、初始应力水平以及围压对松弛稳定时间、应力松弛量的影响规律，讨论获得了红砂岩峰后轴向与径向蠕变特性一般规律，探讨了损伤、初始围压以及围压增量对岩石峰后蠕变特性的影响机理，对比分析了损伤、围压增量对峰后轴向与径向蠕变特性影响的差异。（3）基于红砂岩三轴压缩下峰后蠕变特性曲线规律，求取了岩石峰后的长期强度，以组合元件流变模型理论为基础，选取了能描述红砂岩峰后蠕变特性的改进的西原本构模型，确定了蠕变模型参数。（4）以林东矿业集团红林煤矿软弱破碎顶板煤巷支护为工程背景，结合峰后流变失稳规律采用剪切断裂模型研究得到了软弱

6、破碎顶板的冒顶机理，建立了锚固承载圈承载能力分析模型，对比分析了锚杆预紧力对完整围岩和软弱破碎围岩锚固承载圈承载能力的影响规律，提出了软弱破碎围岩高预紧力锚固的流变力学原理，结合工程提出了基于锚杆预紧装置张拉的高预紧力锚梁网索支护技术方案，现场应用表明其支护效果良好。关键词：峰后流变；围压增量；峰后长期强度；蠕变模型；冒顶机理；高预紧力iiiAbstractIncomplexengineeringenvironment,thestressanddeformationoftherockmassshowastrongtimeeffect.Inthe

7、courseoftunnelexcavation,thereisoftenacertainrangeofrupturezone.Undertheactionoflong-termload,therheologyofsurroundingrockofroadwayisnotonlytherheologyofintactsurroundingrock,butalsotherheologyofcrackedsurroundingrock.Therheologyofcrackedsurroundingrockisoneofthemainfactorsl

8、eadingtothelong-termdeformationofroadway,whichmakesitmoredifficulttocontrol