干燥与饱和状态下马城铁矿砂岩三轴压缩力学特性及强度参数演化规律研究

Study on Mechanical Properties and Evolution of Strength Parameters of Dry and Saturated Sandstone under Triaxial Compression in Macheng Iron Mine

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中文摘要：以马城铁矿含水层砂岩为例,分别进行了10,20和30 MPa围压下的常规三轴压缩试验.结果表明,饱和砂岩的弹性模量普遍小于干砂岩,而泊松比普遍大于干砂岩,并验证了采用断裂体积应变法测量特征应力的可靠性.在干燥和饱和条件下,特征应力与围压呈线性正相关关系.除10 MPa围压下的残余强度外,饱和砂岩的特征应力低于干燥砂岩.相比较而言,水对裂纹萌生应力、损伤应力和峰值强度的削弱作用比残余强度更显著.除了10 MPa围压外,饱和砂岩的峰值断裂体积应变小于干砂岩,并且受围压的影响更大,而且随着围压的增加,峰值断裂体积应变减小.砂岩的峰值体积应变和峰值轴向应变一般随围压的增加而增加,在干燥状态下其值大于饱和状态.Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则可以很好地描述干燥和饱和砂岩的峰值强度、残余强度和围压之间的关系,相应的黏聚力和Hoek-Brown标准参数从残余强度到峰值强度变化较大,而相应的内摩擦角变化相对较小.最后,内摩擦角、残余内摩擦角和Hoek-Brown准则参数的规律进一步验证了水具有软化和润滑砂岩颗粒,降低内摩擦效应和削弱其硬度的作用.研究结果揭示了地下水对马城铁矿砂岩力学性能的影响,可为矿区稳定性分析提供参考.

外文关键词：

dry and saturated sandstonetriaxial compression testcharacteristic stress and strainvol-ume and axial strainstrength criterion

作者：

张春阳、任清霖、赵尔丞、张雄天、房智恒、李小双、谭涛

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作者单位：

武汉理工大学资源与环境工程学院

金属矿山安全与健康国家重点实验室

中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司

兰州有色冶金设计研究院有限公司

中冶长天国际工程有限责任公司

绍兴文理学院土木工程学院

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关键词：

干燥和饱和砂岩三轴压缩试验特征应力和应变体积和轴向应变强度标准

基金：

国家自然科学基金面上项目国家自然科学基金面上项目

项目编号：

5217408842277154

出版年：

2023

DOI：

10.3969/j.issn.1674-6082.2023.09.018

现代矿业

中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司

现代矿业

影响因子：0.33

ISSN：1674-6082

年,卷(期)：2023.39(9)

参考文献量8