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题名含水率影响下砂质泥岩直剪特性及声发射特征
被引量：14
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作者
姚强岭
王伟男
杨书懿
方杰
周保精
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机构
国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
山西师范大学国有资产与实验室管理处
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2910-2922,共13页
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基金
煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金资助项目(SHGF-16-18)
国家自然科学基金资助项目(51874283)。
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文摘
剪切破坏是煤矿开采中岩石破坏的主要类型之一。开采扰动引起顶板覆岩结构与完整性遭到破坏,致使含水层以层间径流向垂向径流转变,水-岩作用下岩石剪切破坏特征将发生显著改变。为研究水作用下岩石剪切破坏特征演化规律,以神东矿区乌兰木伦煤矿3-1煤顶板砂质泥岩为研究对象,通过薄片显微鉴定试验得到了其组分及微结构特征;结合无损浸水试验装置测试了其含水率随时间变化规律,确定了砂质泥岩含水率状态,为研究含水率影响下砂质泥岩直剪特性演化规律提供了可能;利用自制的岩石直剪试验系统,并结合声发射监测结果,探讨了含水率影响下砂质泥岩直剪变形破坏规律、强度损伤及声发射特征。结果表明:砂质泥岩具有水平层理构造,其中的粉砂质碎屑质量分数为40%,泥质质量分数为60%,黏土矿物主要为高岭石和伊蒙混层,占整体矿物成分的75%;根据岩样含水率随浸水时间变化规律,将其划分为快速增长(0~18 h)、缓慢增长(18~42 h)和稳定(42 h~)3个阶段;随着含水率增加,岩样抗剪强度、黏聚力和内摩擦角分别呈指数、负指数和线性降低;由干燥到饱和,黏聚力和内摩擦角分别下降77.9%和33.3%;随着含水率增加,岩样声发射累计计数逐渐减小,破坏后宏观主裂隙平整度降低;峰值破坏阶段低含水率岩样产生大尺度张拉裂隙,高含水率岩样产生小尺度张拉裂隙。
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关键词
水-岩作用
直剪
MOHR-COULOMB准则
声发射
显微特征
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Keywords
water-rock interaction
direct shear
Mohr-Coulomb criterion
acoustic emission
microscopic characteristics
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分类号
TD315
[矿业工程—矿井建设]
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