大粒径破碎岩石承压变形特性

张俊文¹，王海龙²，陈绍杰²，李玉琳³

1. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院2. 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3. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

摘 要：为研究大粒径破碎岩石承压变形特性,研制了大尺寸破碎岩石承压变形试验系统,选取某矿区典型顶板砂岩,考虑垮落区破碎岩石粒径的分布特征和受力状态,进行了正态分布的粒径级配和梯形分级加载试验。试验表明:随轴向载荷增加,破碎岩石轴向变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,应变时间历程呈现对数关系;加载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值呈现先减小后增大,恒载阶段,随载荷增大,破碎岩石试样轴向应变差值则呈现先增大后减小;破碎岩石承压后的变形分为瞬时压缩变形和长期压缩变形两个阶段,主要由颗粒位置调整、原始或新生小颗粒滑动填充空隙引起的;破碎砂岩试样以粒径15~20 mm为承压变形过程中的稳定粒径,试验后,粒径<15 mm的含量均有增加,粒径>20 mm的含量则均有减小,为破碎砂岩试样总质量的16.76%。

关键词：破碎岩石;正态分布;分级加载;承压变形;粒径变化;