不同钻孔深度下应力扰动对泥岩力学特性的影响

作者：刘跃东; 张镇; 王涛

来源：煤炭学报, 2019, S1: 82-91.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2019.0232

• 应力扰动
• 力学强度
• 钻孔触探法
• 支护强度

针对巷道围岩强度测试中泥岩取芯率低、常忽略应力扰动影响和应力扰动分区困难的3个问题,开展了理论分析、现场实测、试验研究。为获得不同深度处泥岩强度,采用钻孔触探法进行原位测定。基于钻孔触探法边界面上受集中力模型,理论分析应力扰动程度与探针临界压力的关系,结合钻孔窥视、RQD、实验室矿物成分、单轴抗拉强度等分析手段,对比研究了不同钻孔深度下泥岩强度变化规律,并进行了应力扰动分区。结果表明:①探针在集中力作用下产生主动承载区、辐射剪切区、被动承载区,巷道浅部扰动程度较大,泥岩容易出现"拉-压"滑移破坏。当被动承载区处于巷道浅部位置时,滑移变得更为容易,探针临界压力较低,导致所测泥岩强度偏低;当被动承载区处于巷道深部位置时,泥岩处于"压-压"受力状态抑制滑移活动,探针压力增加,泥岩力学强度增加。②泥岩取芯率低的位置,一处为泥岩与砂质泥岩互层且胶结性较弱位置,另一处为黏土含量高且厚度较大位置。③采用强力短锚索技术,增加顶板支护强度,减少应力扰动程度,浅部泥岩力学强度增加了71%～76%。④随着距巷道表面深度的增加,现场所测抗压强度和实验室所测抗拉强度数据离散程度均减少,根据二者比值关系,划分了应力充分扰动区、部分扰动区、未扰动区。实验研究应力扰动对泥岩力学特征的影响,对于泥岩从实验室到现场强度换算具有重要参考意义。

• 单位
  煤炭科学技术研究院有限公司; 天地科技股份有限公司