流变扰动效应下红砂岩敏感邻域范围试验研究

作     者：王波 任永政 田志银 马世纪 高翔宇 孙宏旭 王军 黄万朋 

作者机构：山东建筑大学土木工程学院 华北科技学院应急技术与管理学院 山东科技大学能源与矿业工程学院 华北科技学院矿山安全学院 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52274121) 河北省自然科学基金(E2022508023) 中央引导地方科技发展基金(226Z4101G) 

主　　题：岩石流变扰动效应 扰动敏感邻域 强敏感区 弱敏感区 敏感邻域演化特征 

摘      要：深部岩体受到“强扰动和“高地压的影响，失稳致灾的风险逐渐增加。开展流变扰动效应理论研究是深部岩体稳定性控制的关键环节。其中，岩石流变扰动效应敏感邻域范围的识别与分析是重要组成部分。本研究在不同围压条件下通过细分红砂岩流变的轴向应力等级，选取岩石流变扰动效应下具有标志性的累计残余变形发展阶段（衰减阶段、近似等速阶段及加速阶段），结合流变扰动效应下其与岩石微观孔隙结构动力响应的一致相关性，多角度分析红砂岩流变扰动效应敏感邻域的演化特征。研究结果表明：①在不同围压条件下，红砂岩流变扰动累计残余变形的发展阶段表现出与静态流变相似的特征。随着围压的增加，其不同阶段的反应特征和速率都会发生显著变化，从而对岩体的稳定性和强度产生一定影响。②利用岩石流变扰动敏感性相关系数，进一步将红砂岩流变扰动敏感邻域划分为弱敏感区和强敏感区，并指出弱敏感区应作为流变岩体稳定性防护的关键阶段。③综合不同围压条件下的宏微观损伤演化特征响应分析，围压增大会导致红砂岩流变扰动敏感邻域范围的收缩和弱敏感区间的减少，加速了向强敏感区的特征转化。同时，随着围压的增大处于强敏感邻域内红砂岩的破坏发育速率也随之增大。本研究通过岩石流变扰动效应下对红砂岩微观孔隙结构和宏观变形量动力响应的综合分析，多角度揭示红砂岩流变扰动效应敏感邻域的动态演化特征，为深部岩体的安全开采和稳定性评估提供理论依据。