中生代砂岩微观结构对比：强度差异与能量耗散规律

本文主要探讨了中生代砂岩的细观结构对其力学性能和能量耗散特性的影响。作者通过对东北部和西部侏罗白垩系煤矿中粒砂岩的细致研究，通过显微镜观察，对比了两地砂岩在矿物颗粒组成、胶结成分和结晶程度上的差异。试验采用了三轴压缩测试和循环加载声发射实验，旨在揭示砂岩在不同条件下的强度表现和能量耗散规律。 东北部砂岩以钙质胶结为主，显示出较高的承载能力，遵循Mohr-Coulomb准则，与西部以钙泥质胶结为主的砂岩相比，其在相同应力水平下具有较低的能量耗散。研究发现，随着压力的增加，东北部砂岩的耗散能占比呈现出先迅速降低，然后趋于稳定并缓慢上升的趋势。另一方面，循环加载过程中，Kaiser效应——一种声发射现象，更多地出现在东北部砂岩的弹性阶段，且该区域的频率和持续时间高于西部砂岩。在加卸载响应比方面，东北部砂岩的表现则表现为快速降低后进入平稳下降，直至强度峰值时达到最低值，显示出更稳定的力学行为。 这些力学性质和能量耗散特征的差异，根源在于东北部和西部砂岩的胶结物中泥质含量和重结晶成岩程度的不同。泥质含量较高和重结晶程度较好的东部砂岩，其内部结构更为紧密，从而影响了其整体的强度和能量传递效率。这项研究对于理解砂岩的地质特性、预测其在开采过程中的力学行为以及优化矿产资源利用策略具有重要意义，特别是在煤炭开采领域，对于深部矿产的安全开采提供了科学依据。