煤炭科学技术

作者：张二蒙, 刘浪, 许延春, 费宇, 耿济世, 蔺亚兵,

关键词：粗糙裂隙岩体, 节理粗糙度系数(JRC), 浆液扩散规律, 充填度, 改造岩体, 单轴压缩试验（UCS）, 直剪试验, 岩体强度,

为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制，采用数值试验方法，分析了具有节理粗糙度系数（Joint Roughness Coefficient, JRC）表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律，并基于裂隙浆液典型时刻充填特征，开展了考虑不同粗糙度和充填度的改造岩体单轴压缩试验(UCS)与常法相刚度(CNS)条件下直剪试验，形成了浆液充填规律与改造岩体强度关系串联分析方法。结果表明：粗糙裂隙内浆液流动具有层流/紊流特征，平滑裂隙内浆液受裂隙壁面剪切力较小，易维持层流状态；粗糙裂隙对浆液的流动起到控制作用，靠近壁面处出现涡流。改造岩体的抗压强度与裂隙充填度成正比关系；完全充填裂隙塑性区由双“X”型逐渐变为单“X”型；裂隙未充填部分边界无有效约束，最大最小主应力差值较大。浆液凝固后，由于黏聚力与空间侵占共同作用，限制了裂隙凸台相对滑动，增加了裂隙初始摩擦力与接触面积，改造岩体抗剪强度提高。CNS边界条件下，剪切应变的增加导致应力集中程度增加；注浆体内新生微裂纹发育速度随剪切应变增加逐步提高，注浆体应力分布特征与内部微裂纹发育规律一致。研究成果为分析裂隙岩体内部浆液扩散规律与改造后岩体强度演化提供了试验依据。

来源：2025年第7期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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