采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (6): 1409-1422.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0349
秦广鹏1,2,刘炜震1,2,杜兆文3,李宁4,葛政辰3,张中腾5,沈远东6,王磊7
摘要： 煤矿深部高地温环境已成为影响胶结充填体性能的关键因素之一,胶结充填体的稳定性对支撑上覆岩层和控制地表沉降至关重要,而胶结充填体的损伤失稳必然伴随着能量耗散。为研究高地温环境下胶结充填体能量与损伤演化特征,采用岩石动态三轴仪对不同温度(20,35和50 ℃)养护后的胶结充填体开展常规三轴压缩力学试验,结合能量守恒原理,分析三轴压缩条件下胶结充填体弹性能、耗散能和总能量演化特征,并基于耗散能探讨胶结充填体损伤演化规律。结果表明:随着养护温度的升高,在相同围压条件下,三轴压缩结束时,胶结充填体耗散能、总能量和弹性能耗比均先减小后增大。弹性能占比曲线和耗散能占比曲线近似呈“X”形交叉,弹性能耗比曲线由趋于零的平稳转变为持续上升的现象,可作为胶结充填体三轴压缩失稳破坏的前兆特征。基于耗散能建立的胶结充填体三轴压缩损伤本构模型,将胶结充填体损伤演化过程分为初始损伤、损伤发展和损伤加速增长3个阶段,与试验数据进行对比从而验证了模型的合理性,模型能够较好地描述不同温度养护后的胶结充填体在三轴压缩下的损伤演化特性;通过胶结充填体在三轴压缩结束时的损伤值,证实了养护温度升高使胶结充填体在养护过程中产生不同程度的热损伤。研究结果为评价深部高地温环境下胶结充填体损伤失稳提供了依据。
中图分类号:
