含弱夹层组合岩石变形破坏演化特征实验研究

作者：许海亮; 朱万宇; 宋义敏; 安栋; 孙金斗

来源：岩石力学与工程学报, 2021, 40(12): 2402-2410.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2021.0280

• 岩石力学
• 弱夹层组合岩石
• 变形演化
• 抗压强度
• 数字散斑相关方法
• 冲击地压

针对含弱夹层组合岩石试件,利用CCD相机作为观测手段,采用数字散斑相关方法,得到变形场分析结果,研究含弱夹层组合岩石变形破坏演化特征,并对层间作用效应进行理论分析。结果表明:(1)中间弱强度岩石最先出现水平拉应变局部化带,随着荷载增加,局部化带向岩层接触面发展,并通过层间作用对上下层岩石施加拉应力,使上下层岩石最先出现竖向拉裂缝,大大降低了弱夹层组合岩石的抗压强度;(2)中间弱强度岩石受上下层岩石影响发生张拉破坏,导致试件最终破坏。上下层岩石出现裂隙后,在该裂隙左侧区域内,上下层岩石对中间弱强度岩石的约束作用减弱甚至产生张拉作用,致使该部分岩石抗压强度突降,发生突然破坏;(3)理论计算表明,距层间接触面一定范围内,上下2层岩石抗压强度降低,中间层岩石抗压强度上升,其变化幅度与岩石力学参数有关。就本次实验对应的理论计算而言,上下2层的花岗岩抗压强度降低为花岗岩单轴抗压强度的0.32倍,为32.514 MPa,小于中间弱强度岩石的抗压强度,成为弱夹层组合岩石抗压强度的控制因素;(4)通过实验得到弱夹层组合岩石抗压强度为33.91 MPa,与结论(3)中的理论计算结果相吻合。且实验过程中,上下层花岗岩首先出现裂隙,表明其抗压强度小于中间弱强度岩石,也与结论(3)中的理论分析一致。研究成果对煤柱型冲击地压的发生机理与防治有一定的指导借鉴作用。

• 单位
  北方工业大学; 土木工程学院