煤炭科学技术

作者：温卓越, 杜兆文, 李帅乾,

关键词：时效性, 充填膏体, 干湿循环, 本构模型, 损伤进程,

为研究矿井水作用下充填膏体时效性，配制了质量分数为0%、5%、10%、15%氯盐溶液，开展了侵蚀周期为4次、8次、12次、16次的氯盐干湿循环试验，分析了充填膏体宏观和微观特征，基于构建的压实−弹塑性本构模型获得了充填膏体损伤曲线，探讨了氯盐作用下充填膏体应力演化机制。结果表明：充填膏体质量随氯盐侵蚀周期增加呈急剧增长、缓慢增长和缓慢下降趋势，高浓度氯盐溶液会加速充填膏体质量变化；随氯盐侵蚀周期增加，充填膏体依次呈现出高应力−低应变、低应力−高应变和低应力−低应变宏观力学特征；压实度呈先急剧减小后小幅度增降发展动态，塑性因子呈先稳定后急剧增降变化趋势。氯盐会促使充填膏体损伤进程的平稳发展，抑制塑性后期的损伤激增；质量分数为5%和10%氯盐溶液中经历16次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小，质量分数为15%氯盐溶液中经历12次干湿循环后的损伤曲线发展曲率相对较小。化学腐蚀是引起充填膏体胶结性能弱化的重要原因，化学腐蚀的盐蚀产物一部分来源于氯盐与未参与水化反应铝酸三钙（C3A）化学结合，另一部分来源于氯盐与水化产物钙矾石（AFt）化学结合。盐蚀产物与内部结构协调变形是造成充填膏体性能异化的关键因素，盐蚀产物充实抵抗内部应力致使压密性能和裂隙扩展能力降低。可为矿井水中充填膏体时效稳定性分析提供理论依据，对维护充填膏体长期稳定具有重要意义。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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