巷道围岩劣化“双阶段”协同预警方法研究

作     者：吴祥业 廖大林 张玉江 陈世江 李建伟 迟学海 WU Xiangye;LIAO Dalin;ZHANG Yujiang;CHEN Shijiang;LI Jianwei;CHI Xuehai

作者机构：内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 六盘水师范学院矿业与机械工程学院贵州六盘水553004 黑龙江科技大学矿业与工程学院黑龙江哈尔滨150022 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第S01期

页      面：3450-3463页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0823[工学-交通运输工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51964036 52264010 52004172) 

主　　题：岩石力学 孔隙演化 能量演化 围岩劣化 定量表征 协同预警 

摘      要：采用核磁共振技术、数值模拟和能量理论相结合方法,研究岩石加载过程中小、中、大孔径孔隙及裂隙向宏观破坏逐级转化的孔隙演化规律,以及孔隙演化过程中伴随的能量演化规律,阐明“孔隙演化阶段与“能量演化阶段“双阶段的统一性关系,建立岩石微观结构与巷道围岩劣化程度定量表征。研究结果表明:获取了试样单轴加载中孔隙率演化分布特征曲线,将孔隙率演化分布特征划分为孔隙压密阶段、弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性屈服阶段四个演化阶段。揭示了室内与数值模拟孔隙演化过程中孔隙演化阶段特征存在差异性机制,该差异是由室内试验卸载过程中试样已产生的弹性变形恢复所致。阐明了“孔隙演化阶段与“能量演化阶段两者协同演化过程具有一致性特点,“双阶段协同演化过程曲线呈现归一化值基本一致特征,其两者存在微宏观跨尺度统一性关系。构建出基于微-宏观跨尺度岩石结构协同演化的巷道围岩劣化破坏预警方法,对围岩劣化程度进行综合评判,给出相应区域岩层的预警等级,为现场相应安全隐患防控工作提供了理论基础。