冻结砂岩应力应变模型：复合幂指数与冲击地压风险

本研究聚焦于冻结砂岩的单轴抗压应力应变特性，通过在内蒙古地区采集的原状砂岩作为实验样本，采用WDT-100冻土单轴试验压缩机进行了一系列不同温度条件下的抗压强度试验。试验结果表明，随着冻结温度的变化，砂岩的应力应变关系呈现出非线性特征。研究人员应用复合幂指数非线性理论对实验数据进行了曲线拟合，并获得了各个冻结温度下的模型参数方程。 在考虑温度因素的影响后，研究者改进了传统的复合幂指数模型，提出了一个与冻结温度相关的新型复合幂指数应力应变模型。该模型能够更好地反映冷冻状态下砂岩的力学行为，与实际试验数据的拟合效果良好，验证了模型的合理性和准确性。研究发现，随着工作面靠近断层，应力集中现象显著增强，特别是在距离断层20米范围内，由于应力的叠加效应，冲击地压的风险大幅度提升。 在工作面开采过程中，断层带附近的煤岩体受到显著的应力集中，这可能导致煤岩体积累过多的弹性能量，从而增加冲击矿压事故的发生概率。为了保障安全，必须实施预卸压措施来缓解这种压力，比如通过煤层松动爆破、大直径钻孔卸压或煤层注水等方式。 总结部分强调了工作面推进与断层距离缩短之间的关系，以及断层活动如何影响煤岩体的应力分布和冲击地压的潜在风险。同时，也指出了在运用FLAC3D等数值模拟工具进行分析时，可能存在的局限性，如未能充分考虑工作面的特殊地质条件、构造细节以及水文、瓦斯等因素对煤岩体力学性能的影响。 参考文献列举了多篇关于复杂地质条件下岩土应力分析、冲击矿压危险评估以及数值模拟技术应用的相关研究，为后续深入探讨冻结砂岩的力学行为提供了重要的理论支持和实证依据。这项研究不仅有助于提高冻结砂岩开采的安全性，也为地质力学领域的理论发展做出了贡献。