排水条件对砂岩力学及其变形局部化特性影响试验研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 9; pp. 189 - 201
• Main Authors: 许江, 曹琦, 彭守建, 陈奕安, 张倩文, 饶豪魁
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044 01.09.2023; 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆 400044
• Subjects: 3D-DIC method; strain localization; 排水条件; 三维数字图像相关法; seepage-stress coupling; 渗流-应力耦合; scanning electron microscope; 变形局部化; drainage conditions; 电镜扫描
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2022-1190

TD311; 为了研究砂岩在渗流-应力耦合作用下的变形局部化破坏特征,利用可视化三轴伺服控制试验系统,结合三维数字图像相关技术(three-dimensional digital image correlation,简称3D-DIC),开展不同排水条件下的砂岩三轴压缩试验,对岩石力学、渗流及其变形局部化特性进行分析,并利用电镜扫描对砂岩破坏后其破裂面微观形貌进行分析.结果表明:排水条件下砂岩的峰值强度和弹性模量高于不排水条件下的值,且随着渗透水压增大,砂岩的峰值强度、弹性模量和泊松比均随之增大,出现贯通裂纹的时间点和渗透率最大值出现的时间点则会提前;当渗透水压相同时,不排水条件下砂岩表面变形场云图的局部化带比排水条件下的更宽,即岩石的宏观裂纹更明显,排水条件下水流将岩石内部的矿物颗粒带走,形成孔洞,其破裂面的表面比不排水条件下更光滑,而不排水条件下颗粒表面明显有片状岩屑附着;所有排水条件下径向变形局部化启动点始终高于轴向变形局部化启动点,平均提高了 1.23％,变形局部化径向、轴向启动应力水平均随渗透水压的增大而增大,即启动的时间点更提前,排水条件下砂岩的径向启动应力水平、轴向启动应力水平均高于不排水条件下的值,平均分别提高了 1.85％和2.21％,渗透水压相同时,不排水条件下启动应力及应力水平受水压的影响比排水条件更明显.