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《巖塊降壓破碎的能量分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、.第20卷第4期煤炭學報Vol.20No矛1995年8月JOURNAIOFCHINACOALSOCIETYAug.1995巖塊降壓破碎的能量分析關華安增孔園波李世平李玉壽(中國礦業(yè)大學)摘要采用剛性電液伺服機對大理石進行降低圍壓試驗,模擬地下工程開挖過程中的圍巖破碎,說明降壓破碎與加壓破碎在能量變化方面顯著.不同關鍵詞降壓試驗巖石破碎能量變化目前巖石力學性質(zhì)試驗還是沿用材料力學試驗方法.即在加壓過程中測定其應力應變關系,這對于建筑石材的研究是適用的,但并不符合巖體的破碎過程.巖體原處于多軸應力作用下,由于地下工程的,.開挖
2、使周圍巖體中某一方向應力降低,改變了應力狀態(tài),從而產(chǎn)生變形,甚至破碎為了研究巖體在,,.開挖過程中的破碎機理應當模擬巖體的應力應變過程因此,進行了降低圍壓試驗有關應力路徑與巖石力學性質(zhì)的關系問題早已引起學者們的注意.特別自80年代以來發(fā)表過多篇,.文章討論了應力途徑與強度、變形、聲發(fā)射等的關系有的認為降圍壓試件的強度較小隊約;有的認為.,強度影響不大;‘〕川有的指出降圍壓試件的側(cè)向應變較大比看來研究還很不充分仍有進一步探討的必要.1實驗結(jié)果降低圍壓試驗是在美國MTS剛性電液伺服機上進行的.首先將巖樣放人三軸試驗缸中,輪流增
3、加,.軸壓與圍壓以免在加壓過程中將巖樣破碎當壓力達到預定值后,保持軸向位移不變,逐漸降低圍壓,同時紀錄各個方向的應力應變關系,直至巖樣破碎.為了防止巖樣突然破碎,控制降低圍壓的速率3一.,..75kPa/S每個試件除加壓過程外降壓試驗持續(xù)10一20mln試驗機完全由計算機操作為了進行對,.比也進行了單軸與常規(guī)三軸的加壓試驗,控制軸向位移速率,每個試件約持續(xù)25min,.巖樣取自徐州大理石礦巖樣致密、均質(zhì)、干燥試驗中主要困難是側(cè)向位移超過一般傳感器的量..程我們研制了專門的機具,圓滿地克服了這一困難.,試驗結(jié)果見表1表中O號
4、試件是單軸試驗;12號試件是常規(guī)三軸試驗;3一7號試件是降低圍壓試驗.表中加壓過程欄內(nèi)列出的應力值,對于O一2號試件是峰值強度和穩(wěn)定的圍壓值;對于3一7號試件是停止加壓時的最高壓應力;降壓過程欄內(nèi)列出了巖樣破碎時的應力,也就是側(cè)向位移明顯加快時的.,應力值加壓過程欄中列出的應變值對O一2號試件是破碎時的最終應變;對3一7號試件是停止加壓..時的應變值在降壓過程欄中列出的應變值是圍壓降為零時的應變值應力、應變的符號均以壓縮為正,.拉伸膨脹為負軸向01、。,,(z軸)應力應變符號相同軸向應力應變曲線下包絡的面積為巖樣吸收的·,
5、,能量ya。:3(圖1)側(cè)向(x軸)應力與應變符號相反側(cè)向應力應變曲線下包絡的面積為巖樣釋放的能量(圖2).表中所列能量變化是兩者能量之差.加壓過程中的能量變化,對0一2號試件是變形破碎所消耗的能量;對3一7號試件則是巖樣儲存的能量.在降壓過程中所列的能量變化是巖樣釋放的能量.:一一收稿日期19941201,煤炭科學基金資助項目螺炭學報1995年第20卷表1試驗結(jié)果TablelTestreSUltS試件加壓過程降壓過程··編號應力/MPa應變能量變化/MJm一“應力/MPa應變能量變化/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,‘月內(nèi)‘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/%圖1常規(guī)三軸縱向應力應變曲線圖2常規(guī)三軸側(cè)向應力應變曲線.一
8、Fig1Conventionaltriaxiallongltudlnals[ressstraineurveFig.2Conventionaltriaxiallateralstress一straineurve2試驗分析從試驗結(jié)果可以看到,降低圍壓試件破碎時的應力明顯小于加壓破碎.3一7號試件破碎時的圍壓都
