含水率对深部岩石抗拉强度影响的规律与机制

作者：常海明; 赵东^*; 蔡婷婷; 苏育飞; 袁钧

来源：矿业研究与开发, 2022, 42(02): 94-100.

DOI：10.13827/j.cnki.kyyk.2022.02.024

• 深部岩石
• 含水率
• 抗拉强度
• 破坏模式

“对榆社—武乡区块千米以深的不同含水状态下的细砂岩、泥岩、煤和中砂岩的抗拉强度特性进行了研究。结果表明：通过自由吸水测试，深部岩石在浸水5 d后，其吸水率无明显变化，煤饱和吸水率最高，为6.13%,细砂岩饱和吸水率最低，为0.68%,两者相差11倍多；随着含水率的增加，试件的抗拉强度均有很大程度的下降，饱和水状态下，细砂岩、泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度分别下降了72.21%、54.98%、77.48%、68.60%,下降形式呈负指数型函数，其中水对煤的影响最大，含水饱和度为50%时，其抗拉强度损失58%,而细砂岩抗拉强度仅损失14%;随着含水率的增加，泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度下降呈现先快后慢的形式，细砂岩则表现出先慢后快的形式，基于液桥力理论对此现象做出了解释；从应力-位移曲线可以看出干燥状态下的细砂岩、泥岩和中砂岩表现为典型的脆性破坏，煤则表现为静态破坏，随着含水率升高，岩石有由脆性向延性转换的趋势；在破坏图中，同种岩石在不同含水率状态下破坏形式有着明显的差别，含水状态下，岩石裂纹扩展路径变多，对于细砂岩和煤，除贯穿圆心的主裂纹外，新生了几条与主裂纹或端面加载处贯通的伴生裂纹，对于含水率为1.66%的泥岩，贯穿主裂纹由直线式转换为折线式，对于中砂岩，加载端会产生被压碎的三角区。

• 单位
  太原理工大学; 山西省煤炭地质勘查研究院