煤炭科学技术

作者：谢昊天, 徐颖, 郑强强, 于美鲁, 谢守冬, 李成杰,

关键词：岩石力学, 冻融循环, 孔隙率, 强度衰减, 砂岩,

边坡岩体的冻融破坏是西部寒区露天矿山开采中常遇到的主要病害之一。为了研究冻融循环作用下边坡岩石的力学特性及细观结构劣化规律，对经历5种不同冻融循环次数(0、20、40、60、80次)的饱水砂岩进行静态压缩试验，并利用核磁共振与扫描电镜技术测试冻融前后饱水砂岩内部孔隙及形貌变化，分析冻融循环条件下饱水砂岩孔隙率、细观结构特征及静态压缩强度的演化规律，建立饱水砂岩在冻融循环条件下的强度衰减预测模型。结果表明：随着冻融循环次数的增加，饱水砂岩弹性模量线性降低，80次冻融循环后，静态抗压强度下降28.13%，且静态抗压强度与孔隙率呈负相关，冻融作用引起岩样内部较弱的矿物颗粒剥落析出，对其细观结构有明显弱化效应，细观结构损伤会进一步劣化其宏观力学性能；冻融循环作用下饱水砂岩的孔径呈“三峰”分布，随着冻融循环次数的增加，小孔隙扩展发育形成中孔隙和大孔隙，核磁共振T2谱面积增加，中孔隙和大孔隙占比增加；冻融条件下的饱水砂岩强度衰减预测模型符合指数方程，模型为冻融作用下岩石的力学性能与耐久性提供了有意义的衰减常数和半衰期参数，且孔隙率变化量与相对峰值强度的拟合优度较好，可以很好的反映不同冻融循环次数下的饱水砂岩强度劣化规律。

来源：2024年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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