三轴压缩下不同岩性煤岩体的力学特性研究

本文主要探讨了煤矿井下不同岩性煤岩体在三轴压缩条件下的力学特性与变形特征。研究采用CRIMS-DDL600电子万能试验机进行了一系列试验，测试对象包括砂岩、矸石和煤样，这些岩性差异显著，其力学性能直接影响巷道支护的设计和稳定性。 实验结果显示，在三轴压缩过程中，三种不同岩性试样的行为表现出共性，即经历初始压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和最终破坏阶段。随着围压的增加，试样的初始压密阶段持续时间延长，反映了压力对岩石内部结构的压缩作用。在所测试的围压范围内，三种岩性的破坏形式各不相同：砂岩的破坏角最大，煤破坏角最小，这表明砂岩在承受压力时更易发生破坏，而煤的破坏则相对较难，这与它们的矿物组成和结构紧密相关。 峰值强度是衡量材料抵抗破坏的重要指标，实验数据揭示出随着围压的提升，三种岩样的峰值强度都有明显增长，说明更大的外部压力增强了岩石的内在强度。此外，实验还依据莫尔强度准则分析了试样的内聚力和内摩擦角，这是理解岩石流变特性的关键参数，对于预测岩体在实际工况下的稳定性和承载能力至关重要。 弹性模量，即材料在受力后的弹性恢复能力，也受到围压的影响。在本研究中，三种岩性试样的弹性模量均随围压增大而上升，但这种变化趋势在不同的岩性间有所不同，体现了岩性对材料力学响应的显著差异。 这项研究通过对不同岩性煤岩体在三轴压缩条件下的强度和变形特性深入分析，为煤矿巷道设计和支护策略提供了科学依据，有助于提高矿井安全性和工程经济性。同时，该研究也为深入理解复杂地质条件下岩石力学行为提供了有价值的参考案例。