节理岩体采动沉陷试验及损伤力学分析-岩石力学与工程学报.PDFVIP

维普资讯 第l7卷 第 1期 岩石力学与工程学报 17(1)：16～ Z3 Chine~ Journal对 R0c MechanicsandB 9ineering ，幻 ．．1998 1998年 2月 节理岩体采动沉陷实验及损伤力学分析 ’i 于广明 谢和． 张玉卓s 杨 伦 苏仲杰 ．r ’ (讧宁工程 事—覃薪—互i而 (z中国矿业大学分形力学研究所 北京 100083) 【一 (煤炭科学研宛总髋 北京 100013) 摘要 利用相似材料模捌实验．研究了考虑节理倾角单因宗的岩体采动沉陷规律 ·总结出爱 岩破坏模式和地表移动特征，并将节理看作初始扭伤，利用损伤力学定性地研究了岩体移动 量与节理倾角的关系。 关键词兰 ，墨 ，墨盟 去 孽，秀套． 1 前言 当前，国际采矿界对沿层面方 向准连续的 层状岩体采动沉陷规律基本清楚[】]，并且在此 基础上研究发展了离层注浆控制地层沉陷的有 效技术措施口]，但对某些矿区或地段受交锗复 杂结构面(如节理、断层等)切割的岩体采动沉 陷规律研究不足，因此造成一些预计上的错 误，也无法采取控制措施[3]。实际上，岩体是 图i砂岩单压重复加载应力应变曲线 一 个曾经受过变形和破坏的复杂结构体，其中 Fig．1 Stress-straincurveofsandstone 包括结构缺陷和被它们切割的岩块体，采动岩 underurdaxialreloading 体变形和破坏特征受其中的结构缺陷控制。考 察砂岩岩样单轴压缩实验(图I)，岩样初次加载，变形达到 后卸载；当重新加载时显然 它只能沿虚线继续变形而再也达不到它原来的那个最大应力值。所以，研究具有很长且复 杂受力历史和变形历史的岩体在采动条件下变形和破坏时，就必须考虑它过去的受力变形 和破坏特征及形成的结构 2 节理岩体采动沉陷的相似模拟实验 2．1 模拟原型条件 模拟砂质页岩为主的含煤地层，煤层赋存深度为50m，倾角为0，采厚 1．6m，煤层 1006年4月8日收到初稿．1996年7月29日收到修改稿。 *耳家自然科学基金资助项 目 维普资讯 第l7卷 第 1期 于广明等：节理岩体果动沉陷实验及损伤力学分析 上覆岩层的平均容重为 2．5x10-3kg／cm。，单轴抗压强度取 40MPa；煤的容重为 1．4x l0 ks／cm。，单轴抗压强度取 20MPa。 煤系地层富存节理 ，密度为 l条 ／8Inx8In，迹长 4In，均匀排列 (垂直剖面上) 2．2 模型设计尺寸及相似条件 模型设计高 0．6In，长 2In，宽0．24m，煤层开采宽度为 0．6In，采用走向长壁全陷开 采法。 为了达到模型与实际岩体在采动条件下所发生的变形和破坏过程相似的 目的，必须合 理确定模拟试验的相似条件