酸化巖石在動靜組合作用下的力學性能及巖爆機理研究.pdf

1、深部巖石力學問題是巖石力學與地下工程領域研究的焦點問題，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力重分布，儲存在巖石內的能量突然釋放出來，致使巖爆災害的產生。巖爆發(fā)生機理極為復雜，與深部巖體所處的周邊環(huán)境密切相關。在深部地下環(huán)境中，深部巖石受到高地應力產生的靜載以及工程擾動或地震產生的動載共同作用。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，其力學性能與淺部巖石完全不同?；诘叵律畈抗こ痰膶嶋H情

2、況，本文開展了酸化巖石在動靜組合作用下的力學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)力學試驗，采用二波法對試驗數據進行處理得到了巖樣的動態(tài)破壞應力-應變關系曲線，并根據能量理論對巖爆動力學機理進行了研究。本文研究得出如下結論：
　　1、化學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量損傷更大，且大理巖的力學

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，有著顯著的應變率相關性。
　　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