深部矿井岩石水稳性微观机理及强度软化特性研究.pdf

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1、第34卷第9期Vo1．34No．92012笠9月Sep．2012深部矿井岩石水稳性微观机理及强度软化特性研究段宏飞，姜振泉，朱术云，肖为国，李冬林(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州22u16)摘要：为了研究深部矿井岩石水稳性性质及遇水后强度软化的规律，对巨野煤田千米深部矿井岩石进行了系统的水解试验，表现出6种水解变形破坏形式，结合极限膨胀量特征总结了4类水稳性特征类型，并从饱水试验空隙率的角度论证了分类的合理性。在此基础上，分析了岩石水稳性差异的微观机理，认为微观结构的差异是影响水稳性特征类型的主要原因

2、，而岩石内部高岭石、伊利石和伊蒙混层的相对定量含量是另一原因。岩石饱水后其强度软化明显，而岩石水稳性特征类型对其软化特征具有明显影响并具有一致性，其中饱水后抗拉强度试验中岩石主要呈现层状破坏，岩∞而岩石抗剪强度软化的关键是内摩擦角值的变化。不同饱水时间抗拉强度试验表明，岩石抗拉强度随饱水时间的增加呈指数规律减小，最后趋于稳定值；重复浸水一压缩试验表明，多次重复浸水一压缩使得岩样的最终破坏应力下降，土一出现了强度疲劳现象，其值小于饱和试样一次性加压破坏时的应力，更小于天然状态试样加压破坏时的应力。这是因为岩石每次

3、浸水后内部结构的膨胀效应使得其内部结构发生了软化，从而降低了岩石的结构连接强度。工关键词：深部矿井；水稳性；微观结构：强度软化'富中图分类号：TU451文献标识码：A文章编号：1000—4548(2012)09—1636—10程作者简介：段宏飞(1983一)，男，山西大同人，博士研究生，主要从事煤矿工程地质水文地质与岩土工程方面的学习和研究工作。E．mail：dhfcumt9@126．com。_里学Micro—mechanismofwaterstabilityandcharacteristicsofstreng

4、th报时softeningofrockindeepminesDUANHong—fei，JIANGZhen—quan，ZHUShu-yun，XIAOWei-guo，LIDong—lin(SchoolofResourcesandEarthScience，ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116，China)Abstract：Inordertostudythepropertiesofwaterstabilityandtherulesofstrengthsoft

5、eningofrock，systematichydrolysistestsarecarriedoutonrocksamplesfromde印minesofJuyeCoalFieldatdepthbelowonekilometer．Theresultsshowsixtypesofhydrolysisdeformationandfailure．Basedonthelimitexpansionquantityfeature，fourtypesofwaterstabilitypropertiesaresummarize

6、d，todemonstratetherationalityofclassificationbyvoidage．Onthisbasis，themicro—mechanismofdiferenceinwaterstabilityisanalyzed，andthemainreasonliesinthediferenceinmicro-structureandtheotherreasonsincludetherelativequantitativecontentsofclaymineralofkaolinite，ill

7、ite，illite／montmorillonitemixinglayer．Thestrengthsofteningfeatureofrocksampleschangesobviouslyaftersaturationandisafectedbythetypeoftheirwaterstabilityproperties．Moreover，ithasgoodconsistency．Layeredfailuremainlyappearsinthesaturatedtensilestrengthtests．Chan

8、geininternalfrictionangleisthekeytochangeinshearstren．gthsofteningfeature．Thetensilestrengthtestsonsaturatedrocksamplesshowthatthetensilestrengthofrocksamplesdecreases、mtheincreaseofsaturatedtim