采空区破碎砂岩承压变形特性试验研究

孙亚楠^1,2，张培森^1,2，颜伟^1,2，闫奋前^1,2，吴俊达^1,2

1. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地2. 矿业工程国家级实验教学示范中心

摘 要：为研究采空区直接顶垮落后碎石在各种状态下的承载能力,利用破碎岩石变形—渗流试验系统进行了破碎砂岩的压缩变形试验,分析了粒径大小、级配组合、饱水状态、加载方式4种因素变化对破碎砂岩变形特性的影响。研究结果表明:破碎砂岩的应力-应变关系与碎石粒径大小、级配组合、饱水状态及加载方式密切相关;不同粒径组碎石其应力-应变关系均可用指数函数表示,且相同应力作用下大粒径组碎石应变增加较快;随着级配指数n的增加,级配碎石组中大粒径碎石含量增多,试验应力加载终点应变相应增大;被水软化过的同一级配碎石在相同应力作用下其应变增量明显大于干燥状态下碎石应变增量,饱水作用使得破碎砂岩的承载能力降低了近14%;循环加卸载作用下碎石应力-应变关系仍可用指数函数表示,且循环加卸载作用下碎石应变终值约为连续加载碎石应变终值的1.25倍。研究结果可为采空区地表沉降与围岩变形控制提供了理论指导。

关键词：岩石力学;饱水破碎岩石;承压变形;循环加卸载;