岩石Ⅱ类曲线形成机制的试验研究  

Experiment on formation mechanism of rock class Ⅱ curve

作　　者：陈绍杰[1] 郭惟嘉[1] 刘进晓[1] 尹立明[1] 

机构地区：[1]山东科技大学矿山灾害预防控制重点实验室,山东青岛266510

出　　处：《煤炭学报》2010年第S1期54-58,共5页Journal of China Coal Society

基　　金：国家自然科学基金资助项目(50874070);山东省自然科学基金资助项目(Y2008F01);教育部博士学科点专项科研基金资助项目(200804240004);矿山灾害预防控制教育部重点实验室开放基金资助项目(MDPC0806);山东省高校科研计划(J10LE04)

摘　　要：在MTS伺服试验机上针对几种典型的沉积岩,采用轴向位移-环向位移组合控制加载方式得到了Ⅱ类曲线,结合试验结果对岩石Ⅱ类曲线的形成机制进行了分析。Ⅱ类曲线出现的条件:一是加载方式,在岩样破坏时,采用较慢的环向变形作为加载控制变量;二是岩样本身具备脆性性能,在破坏前能够积蓄一定量的弹性能量。在试件加载破坏过程中的不同阶段,只有始终采用变化速度最大的变量作为控制变量进行缓慢加载,才可能得到Ⅱ类曲线。岩样进入Ⅱ类曲线峰后阶段,自身积蓄的弹性能即可造成崩溃式破坏,不需加载,岩样的环向变形也会迅速增大。此时以环向变形为加载控制变量,若环向变形变化速率小于试件破坏自身导致的环向变形速率时,伺服机压头将对试件卸载;同时,弹性能释放导致试件破坏,不仅使得岩样环向应变增大,也使得岩样轴向应变减小。同一种岩石试样,采用不同的试验方法,既可表现为Ⅰ类行为,也可表现为Ⅱ类行为。在MTS伺服试验机上针对几种典型的沉积岩,采用轴向位移-环向位移组合控制加载方式得到了Ⅱ类曲线,结合试验结果对岩石Ⅱ类曲线的形成机制进行了分析。Ⅱ类曲线出现的条件:一是加载方式,在岩样破坏时,采用较慢的环向变形作为加载控制变量;二是岩样本身具备脆性性能,在破坏前能够积蓄一定量的弹性能量。在试件加载破坏过程中的不同阶段,只有始终采用变化速度最大的变量作为控制变量进行缓慢加载,才可能得到Ⅱ类曲线。岩样进入Ⅱ类曲线峰后阶段,自身积蓄的弹性能即可造成崩溃式破坏,不需加载,岩样的环向变形也会迅速增大。此时以环向变形为加载控制变量,若环向变形变化速率小于试件破坏自身导致的环向变形速率时,伺服机压头将对试件卸载;同时,弹性能释放导致试件破坏,不仅使得岩样环向应变增大,也使得岩样轴向应变减小。同一种岩石试样,采用不同的试验方法,既可表现为Ⅰ类行为,也可表现为Ⅱ类行为。

关 键 词：Ⅱ类曲线 形成机制 轴向位移-环向位移组合控制 弹性能 脆性破坏 

分 类 号：TD82[矿业工程—煤矿开采] TQ53[矿业工程—矿山开采]