煤田地质与勘探

作者：刘伟韬, 杜衍辉, 庞立夫, 孟祥喜, 申建军, 胡莹莹,

关键词：破碎岩土体, 陷落柱, Talbol指数, 固结荷载, 微观结构,

为研究不同颗粒级配陷落柱充填物在不同固结荷载下的力学特性，基于土工固结试验制备不同状态下的相似模拟充填体试样，通过充填体在不同状态下的三轴加载实验、压汞及扫描电镜实验，研究了陷落柱充填体三轴应力状态下的力学特征及微观结构演化机制。结果表明：充填体具有明显的塑形特征，其应力−应变曲线可以划分为4个阶段：孔隙压密段、稳定变形段、变形破坏段和类蠕变阶段。充填体偏应力随Talbol指数n呈先增加后减小的趋势，充填体三轴抗压强度与Talbol指数之间符合二次多项式关系，均满足较高的拟合度并且偏应力强度达到最优的Talbol指数分别为0.71、0.65和0.64；偏应力随着固结荷载的增加而线性增加，增长率随着固结荷载和Talbol指数的增加呈逐渐减小的趋势。结合压汞和扫描电镜测试结果，固结荷载和Talbol指数的变化改变了颗粒间的接触状态，影响着岩土体试样的偏应力强度；随着Talbol指数的增加，充填体内颗粒间的相互作用增强，初始承受的外荷载比例增大，骨架结构效应更加显著，偏应力则主要来自岩土颗粒的接触应力集中。通过力学强度和微观结构特征研究在宏观和微观尺度上解释了充填体的颗粒级配效应提供参考。

来源：2023年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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