煤炭科学研究总院开采研究分院天地科技股份有限公司开采设计事业部大唐陕西府谷煤电有限责任公司深圳大学深地科学与绿色能源研究院
针对裂隙分布对岩柱或煤柱强度和稳定性影响问题,采用合成岩体模型技术(SRM)研究裂隙密度和裂隙倾角对岩柱稳定性影响。合成岩体模型中分别采用平直节理粘结模型(FJBM)、光滑节理模型(SJM)和裂隙网络模型(DFN)模拟岩块、裂隙和裂隙网络,重构岩柱模型。通过单轴抗压试验和单轴抗拉试验标定岩块的宏观力学参数(单轴抗压强度、抗拉强度、杨氏模量和泊松比),数值模拟标定结果与试验结果对比表明数值模拟模型细观力学参数能够很好地匹配实验室岩样宏观力学参数。数值模拟试验结果分析表明:岩体内裂隙的存在将显著降低岩体的抗压强度,岩柱的强度随着裂隙密度P21的增加而降低,随着裂隙密度从P21从1 m/m2增加到5 m/m2,岩柱的平均强度从103.5 MPa 降低到69.5 MPa,岩柱的平均强度降低可达34.0 MPa,岩体抗压强度与裂隙密度负相关;随着裂隙倾角从0°增加到90°,岩柱抗压强度呈“U”型变化;裂隙密度较小时,岩柱易形成“X”型压剪破坏,当裂隙密度较大时,岩柱“X”型压剪破坏逐渐消失;岩柱产生的微裂隙与岩体裂隙密度成负相关;当裂隙倾角小于φ或大于时,岩柱易形成“X”型压剪破坏,而当裂隙倾角介于与之间时,岩柱易于形成剪切滑移破坏。岩体合成技术能够确定岩柱在结构面影响条件下的强度,为确定岩柱强度提供了一种思路。
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