煤炭科学技术

作者：王刚, 郑金叶, 刘义鑫, 祝清傲, 杨宝东, 范玉林,

关键词：砂岩, 热损伤, 真三轴, 变形特征, 强度劣化,

煤炭地下气化、地热能开采过程中的高温环境及应力场的变化对岩石的力学性质及强度特征均会产生影响，对高温处理后的岩石在不同三轴应力作用下的强度和力学性质变化的研究，在地下工程实际应用中有着非常重要的作用。基于真三轴应力下煤岩水力润湿范围动态监测试验系统，开展不同温度不同三轴应力条件下砂岩的加卸载试验，分析高温后砂岩的变形特征、强度特征及能量变化规律，研究温度及三轴应力对砂岩宏观强度的影响。结果表明：砂岩的破坏以脆性破坏为主，不同温度砂岩的破坏面均沿着垂直最小主应力的方向形成，破裂角随温度的升高而增大，且趋近于垂直；砂岩的承载能力随温度的升高呈现先增强后减弱的趋势，600 ℃时，承载能力达到最大，1 000 ℃时最小；温度对砂岩的弹性模量、变形模量等变形参数的影响较为明显，三轴应力对变形参数影响相对较小；砂岩变形参数与温度大致呈负相关趋势，砂岩变形参数与三轴应力大致呈正相关趋势；1 000 ℃时，砂岩的弹性模量、变形模量和峰值强度均最小，极限应变最大；砂岩加卸载过程中能量密度变化趋势与峰值强度大致相同，其中弹性能占输入能比例较高对砂岩破坏影响较大；结合砂岩的矿物成分、孔裂隙结构及孔隙率的变化情况，发现砂岩的宏观强度变化与微观的结构变化表现一致。

来源：2025年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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