冻结砂岩单轴压缩试验及剪应变局部化数值模拟分析

"冻结砂岩单轴压缩试验及剪应变局部化带数值模拟" 这篇研究主要探讨了冻结砂岩在不同温度下的力学特性，特别是关注其在剪应变局部化带形成过程中的行为。首先，实验部分展示了冻结砂岩单轴抗压强度随温度降低而总体增强的现象，但温度过低时，强度的增加并不显著。这表明冻结过程对砂岩力学性能的影响存在一个阈值，低于这个阈值，进一步降温可能对强度提升的效果有限。 接着，研究采用了基于应变软化理论的FLAC3D软件，利用Mohr-Coulomb本构模型进行数值模拟。该模型是地质力学中常用的描述材料破坏特性的工具，它考虑了剪切强度和破裂面的摩擦角度。通过模拟，研究揭示了冻结砂岩剪应变局部化带的形成是一个逐渐演变的过程，最终导致试件的破坏模式为剪切破坏，破坏角约为45°。这一角度与Mohr-Coulomb模型中的破坏角理论相吻合，表明该模型能够有效地描述冻结砂岩的剪切行为。 此外，虽然这部分内容没有直接涉及“冻结砂岩”和“剪应变局部化带”，但它提到了与地下开采相关的地质问题。文中提到了不同底板组合（软-硬-软、硬-软-硬和均质硬岩）在采动影响下的垂向位移和破坏深度，以及剪应力分布和最大位移量。这些发现对于理解矿井开采过程中底板稳定性至关重要，有助于预防和控制采动引起的地质灾害。例如，软-硬-软组合底板的破坏最为严重，而硬-软-硬组合底板的中间层破坏深度较大，而均质硬岩底板的破坏相对较轻。最大剪应力和位移值的差异反映了底板岩层的非均匀响应，这对矿山设计和安全评估具有实际指导意义。 这篇研究不仅深入探究了冻结砂岩的力学性质，还讨论了采动对不同类型底板的影响，为矿产资源开发提供了重要的理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步细化模型，以适应更复杂的地质条件，从而更好地预测和管理开采过程中的地表和底板运动。