不同溫度下煤系砂質泥巖力學特性試驗及損傷本構模型研究.pdf

1、本文首次以煤系地層共生的砂質泥巖為研究對象，采用RMT-B150巖石力學試驗系統(tǒng)和GD——65/150高低溫環(huán)境箱對其在25℃～55℃溫度下單軸和三軸壓縮試驗的力學特性開展了研究，分析了砂質泥巖的應力-應變全過程曲線、峰值應力、峰值應變、彈性模量、變形模量以及泊松比受溫度的影響，揭示了溫度對砂質泥巖的作用機制及變形破壞機理，并建立了考慮溫度影響的損傷統(tǒng)計本構模型。結合實驗過程，通過數(shù)值模擬對理論模型進行檢測和修正。研究結果對實施深部煤炭

2、的安全高效開采以及深部軟巖工程災害的預測和控制具有重要的理論意義和實用價值。主要研究成果與結論如下:
　　(1)不同溫度下砂質泥巖單軸壓縮應力-應變曲線變化規(guī)律大致都經歷了四個階段，即壓密階段、線彈性階段、塑性屈服階段和破壞階段。但是在不同溫度下砂質泥巖的力學特性有差異，隨著溫度的升高，其峰值應力、峰值應變逐漸減小;彈性模量隨著溫度的升高呈線性減小;變形模量隨著溫度的升高呈線性增大;泊松比隨著溫度的升高先變大后變小，在40℃時出現(xiàn)

3、了峰值點，其變化規(guī)律明顯。
　　(2)不同溫度下砂質泥巖三軸壓縮應力-應變曲線大體也經歷了壓密、彈性、屈服、破壞四個階段。在圍壓的作用下，試件發(fā)生橫向壓密，故導致試件的壓密階段比較短。峰值應力隨溫度升高而降低;峰值應變隨著溫度升高在45℃之前增加在45℃之后下降;彈性模量在45℃之前減小在45℃之后增加;變形模量隨著溫度的升高先變小后又變大。
　　(3)基于巖石強度的隨機統(tǒng)計分布假設及應變強度理論，應用應力-應變曲線所獲得的