編號(hào)：CYYJ03448
篇名：環(huán)境濕度影響下粉晶白云巖的力學(xué)特征與數(shù)值模擬
作者：陳偉 萬(wàn)文 王衛(wèi)軍 馮濤 趙延林 吳秋紅 周彧
關(guān)鍵詞： 粉晶白云巖 濕度擴(kuò)散 水汽腐蝕模型 能量演化
機(jī)構(gòu)： 湖南工程學(xué)院建筑工程學(xué)院 湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院 湖南科技大學(xué)南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 為了揭示礦柱(巖心)受環(huán)境濕度在強(qiáng)度參數(shù)、變形特征和能量演化等方面的控制作用,對(duì)茶山嶺煤礦-850 m中段的粉晶白云巖礦柱取心并制成標(biāo)準(zhǔn)試樣。依托自建的密閉空間穩(wěn)定濕度環(huán)境試驗(yàn)平臺(tái),成功實(shí)現(xiàn)了基于汽化方式的現(xiàn)場(chǎng)濕度系統(tǒng)模擬。分別測(cè)量了試樣在干燥以及80%、90%和100%RH(相對(duì)濕度)環(huán)境下60 d后的孔隙率、質(zhì)量以及尺寸,并開(kāi)展單軸壓縮試驗(yàn),借助電子顯微鏡掃描和核磁共振技術(shù)分析了試樣微細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及強(qiáng)度變形等力學(xué)參數(shù)的響應(yīng)特征。結(jié)果表明:①環(huán)境濕度的增加會(huì)導(dǎo)致原本致密及排列規(guī)則的礦物顆粒失去膠結(jié)物的包裹而出現(xiàn)模糊的層間界面,孔隙率升高并伴有軟化接觸面的礦物顆粒脫落導(dǎo)致試樣質(zhì)量損失以及尺寸縮減。②環(huán)境濕度決定受載時(shí)試樣的極限破壞模式,由干燥狀態(tài)下的純拉伸破壞過(guò)渡到100%RH環(huán)境下的剪切/拉伸混合型破壞,且破壞時(shí)試樣表面宏觀裂紋發(fā)育數(shù)量隨濕度升高呈上升趨勢(shì)。③受高濕從外圍至中心擴(kuò)展的“損傷-聯(lián)結(jié)-侵入”效應(yīng),白云巖原生裂隙界面與礦物顆粒之間的摩擦作用以及彈性模量、峰值強(qiáng)度等參數(shù)減小,泊松比與峰值點(diǎn)應(yīng)變則增大,加速了白云巖礦柱的失穩(wěn)變形與破壞。④基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)并依托顆粒流軟件實(shí)現(xiàn)濕度場(chǎng)水汽腐蝕數(shù)值模擬,分析模型試樣受載時(shí)微裂紋發(fā)育特征與能量演化之間的相互作用,揭示白云巖力學(xué)狀態(tài)受濕度擴(kuò)散影響下由外及內(nèi)漸進(jìn)損傷的微細(xì)觀機(jī)制。
