酸化巖石在動靜組合作用下的力學(xué)性能及巖爆機理研究.pdf

1、深部巖石力學(xué)問題是巖石力學(xué)與地下工程領(lǐng)域研究的焦點問題，在深部地下工程開采過程中，深部巖石由于開挖卸荷致使巖體應(yīng)力重分布，儲存在巖石內(nèi)的能量突然釋放出來，致使巖爆災(zāi)害的產(chǎn)生。巖爆發(fā)生機理極為復(fù)雜，與深部巖體所處的周邊環(huán)境密切相關(guān)。在深部地下環(huán)境中，深部巖石受到高地應(yīng)力產(chǎn)生的靜載以及工程擾動或地震產(chǎn)生的動載共同作用。此外，酸性水溶液廣泛存在于地下深部工程，深部巖石長期處于酸性溶液浸泡，其力學(xué)性能與淺部巖石完全不同。基于地下深部工程的實際情

2、況，本文開展了酸化巖石在動靜組合作用下的力學(xué)性能及巖爆機理研究，為深部地下工程的巖爆機理研究以及巖爆預(yù)測提供參考。
　　首先，采用取芯機及磨石機對巖石進行取芯并打磨，制備大理巖及紅砂巖的巖石試樣，采用切割機將巖樣尺寸制定為50×25mm以及50×100mm的圓柱體試件。其次，將濃鹽酸用水稀釋，配制得到PH=4的酸性溶液，并用PH測試筆進行溶液PH值的測定，將上述試樣置于該酸性溶液中養(yǎng)護30d，所測得的每隔12小時酸性溶液的PH值后

3、用膠頭滴管滴加鹽酸保持溶液酸性維持在 PH=4，利用萬能壓力試驗機測得巖石的單軸抗壓強度以及單軸抗拉強度。然后在霍普金森壓桿上進行動靜組合作用下巖石的動態(tài)力學(xué)試驗，采用二波法對試驗數(shù)據(jù)進行處理得到了巖樣的動態(tài)破壞應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，并根據(jù)能量理論對巖爆動力學(xué)機理進行了研究。本文研究得出如下結(jié)論：
　　1、化學(xué)腐蝕作用下巖石單軸抗壓及抗拉強度顯著下降，且單軸抗壓強度較抗拉強度下降更為明顯。大理巖較紅砂巖的質(zhì)量損傷更大，且大理巖的力學(xué)

4、性能比紅砂巖變化的更為明顯。
　　2、在沖擊動載作用下，酸化后紅砂巖的動態(tài)抗壓強度遠大于酸化后大理巖的動態(tài)抗壓強度，且紅砂巖與大理巖的動態(tài)抗壓強度均隨著沖擊氣壓的增大而增大。軸向靜載及圍壓能顯著提高巖石的動態(tài)抗壓強度。
　　3、在一維及三維動靜組合作用下，隨著沖擊氣壓或平均應(yīng)變率的增加，巖樣破碎的碎塊顆粒直徑明顯降低，有著顯著的應(yīng)變率相關(guān)性。
　　4、動靜組合作用下酸化紅砂巖的動態(tài)抗壓強度隨著紅砂巖吸收能量的增大而增大