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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
实时温度下红砂岩粗糙节理剪切力学特性研究
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  • 作者

    胡宇璇 叶祖洋 李硕

  • 单位

    武汉科技大学资源与环境工程学院

  • 摘要
    实时温度下节理的剪切力学特性是影响高地温隧道开挖、深部矿山开采的重要因素。为探究实时温度作用下红砂岩粗糙节理剪切力学特性,基于Grasselli提出的三维形貌参数作为粗糙度的量化标准,利用GDW-50高低温试验箱和YZW30-LT2微机控制岩石直剪仪,开展实时温度作用下红砂岩不同粗糙节理剪切力学试验研究,分析了实时温度和粗糙度对红砂岩节理剪切曲线、磨损特征、峰值剪切强度等剪切力学参数的影响。研究结果表明,峰值剪切强度随温度增长可分为两个阶段:(1)25℃~75℃阶段,温度升高致使微裂纹增加,导致以热开裂作用为主,峰值剪切强度总体呈下降趋势;(2)75℃~150℃阶段,温度升高以热膨胀作用为主,热膨胀作用大于热开裂,峰值剪切强度总体呈增长趋势;温度阈值为75℃,温度与粗糙度耦合加剧了阈值温度现象。较小粗糙度导致节理面剪切过程以摩擦滑移为主,阈值现象并不显著。较大粗糙度致使节理面剪切以贯穿凸起体基底的剪断行为占主导,微裂纹的产生使凸起体剪断更容易,结果表现为阈值现象更加显著。随着粗糙度与温度的同时增加,两者对节理面峰值剪切强度具有正向促进作用。节理面磨损比随着温度、粗糙度增长均呈线性关系,节理面粗糙度对节理磨损比具有更显著影响,随着粗糙度增加,磨损比最大增幅达60.09%;而随着温度增加,磨损比增幅仅为20.91%。
  • 关键词

    节理面剪切力学特性实时温度粗糙度温度阈值

  • 文章目录


    1 引 言
    2 试验步骤
    2.1 试件制备与节理粗糙度
    2.2 试验系统与步骤
    3 试验结果分析
    3.1 剪切应力的演化规律
    3.2 节理面磨损特征
    3.3 粗糙度对峰值剪切强度影响
    3.4 实时温度对峰值剪切强度影响
    3.5实时温度和粗糙度对峰值剪切强度的影响机制
    4 结论
  • 引用格式
    胡宇璇,叶祖洋,李硕.实时温度下红砂岩粗糙节理剪切力学特性研究[J/OL].煤炭学报,1-12[2024-11-19].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0950.
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