资源描述：
《岩块降压破碎的能量分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、.第20卷第4期煤炭学报Vol.20No矛1995年8月JOURNAIOFCHINACOALSOCIETYAug.1995岩块降压破碎的能量分析关华安增孔园波李世平李玉寿(中国矿业大学)摘要采用刚性电液伺服机对大理石进行降低围压试验,模拟地下工程开挖过程中的围岩破碎,说明降压破碎与加压破碎在能量变化方面显著.不同关键词降压试验岩石破碎能量变化目前岩石力学性质试验还是沿用材料力学试验方法.即在加压过程中测定其应力应变关系,这对于建筑石材的研究是适用的,但并不符合岩体的破碎过程.岩体原处于多轴应力作用下,由于地下工程的,.开挖
2、使周围岩体中某一方向应力降低,改变了应力状态,从而产生变形,甚至破碎为了研究岩体在,,.开挖过程中的破碎机理应当模拟岩体的应力应变过程因此,进行了降低围压试验有关应力路径与岩石力学性质的关系问题早已引起学者们的注意.特别自80年代以来发表过多篇,.文章讨论了应力途径与强度、变形、声发射等的关系有的认为降围压试件的强度较小队约;有的认为.,强度影响不大;‘〕川有的指出降围压试件的侧向应变较大比看来研究还很不充分仍有进一步探讨的必要.1实验结果降低围压试验是在美国MTS刚性电液伺服机上进行的.首先将岩样放人三轴试验缸中,轮流增
3、加,.轴压与围压以免在加压过程中将岩样破碎当压力达到预定值后,保持轴向位移不变,逐渐降低围压,同时纪录各个方向的应力应变关系,直至岩样破碎.为了防止岩样突然破碎,控制降低围压的速率3一.,..75kPa/S每个试件除加压过程外降压试验持续10一20mln试验机完全由计算机操作为了进行对,.比也进行了单轴与常规三轴的加压试验,控制轴向位移速率,每个试件约持续25min,.岩样取自徐州大理石矿岩样致密、均质、干燥试验中主要困难是侧向位移超过一般传感器的量..程我们研制了专门的机具,圆满地克服了这一困难.,试验结果见表1表中O号
4、试件是单轴试验;12号试件是常规三轴试验;3一7号试件是降低围压试验.表中加压过程栏内列出的应力值,对于O一2号试件是峰值强度和稳定的围压值;对于3一7号试件是停止加压时的最高压应力;降压过程栏内列出了岩样破碎时的应力,也就是侧向位移明显加快时的.,应力值加压过程栏中列出的应变值对O一2号试件是破碎时的最终应变;对3一7号试件是停止加压..时的应变值在降压过程栏中列出的应变值是围压降为零时的应变值应力、应变的符号均以压缩为正,.拉伸膨胀为负轴向01、。,,(z轴)应力应变符号相同轴向应力应变曲线下包络的面积为岩样吸收的·,
5、,能量ya。:3(图1)侧向(x轴)应力与应变符号相反侧向应力应变曲线下包络的面积为岩样释放的能量(图2).表中所列能量变化是两者能量之差.加压过程中的能量变化,对0一2号试件是变形破碎所消耗的能量;对3一7号试件则是岩样储存的能量.在降压过程中所列的能量变化是岩样释放的能量.:一一收稿日期19941201,煤炭科学基金资助项目螺炭学报1995年第20卷表1试验结果TablelTestreSUltS试件加压过程降压过程··编号应力/MPa应变能量变化/MJm一“应力/MPa应变能量变化/MJm一“1l.口=150‘=000
6、70.525JZ=‘3=0..口1=210￡1一00160715.口2一『3~10￡2=￡3=一0008..叮一=290￡l=00384455aZ口3.==30￡z=￡3=一0043...口l‘1z.一220=00060525口=130‘1=0006一0369..JZ口3￡2￡3.￡z￡3002,口3042==20=-一0口6丁,‘月内‘八‘!一一4一=一01.口土=300￡一0006=131￡l=0.006一0.505.口,:.2=J3=40C=C=一0001=‘3=10‘2=‘3=一002.l..Jl一260￡=000
7、60687~105￡1=0006一0.349..口2=口3=45￡2=￡3-一0001￡2=￡3=一0017....Jl一320‘1=00071044口一~1;丁￡l一0007一0978..JZ口3‘zc3.￡2￡3==45一=一0001口a八且n‘=叮3=37==一0016..l￡l.,自一280￡=00070795=123=0007一0420口,口:..==45￡2一‘3=一0001￡2=￡3=一0013己芝杯d/芝b.”10。:%七一l一2一3一4落勺/%图1常规三轴纵向应力应变曲线图2常规三轴侧向应力应变曲线.一
8、Fig1Conventionaltriaxiallongltudlnals[ressstraineurveFig.2Conventionaltriaxiallateralstress一straineurve2试验分析从试验结果可以看到,降低围压试件破碎时的应力明显小于加压破碎.3一7号试件破碎时的围压都
