煤田地质与勘探

作者：马振乾, 周浪, 左宇军, 张吉民, 邹义怀, 曹云钦,

关键词：红页岩, 细观破坏, 赤平极射投影, 岩石组构, 裂纹萌生应力, 裂纹损伤应力,

为研究层状红页岩细观破坏特性，采用DSTD-1000型电液伺服刚性压力机对不同层理倾角红页岩进行单轴力学实验，对碎屑进行SEM电镜扫描和XRD衍射实验，获取其力学参数、破坏特征、微观结构及成分相对含量。基于此，利用离散元PFC3D构建不同层理倾角红页岩数值模型，并进行单轴压缩实验来研究红页岩细观破坏特征。结果表明：(1) 层理倾角θ=30°、45°、60°、75°时，试样沿层理方向破坏产生滑移面。(2) 不同层理倾角试样的裂纹演化过程都呈缓慢增长阶段、加速增长阶段、趋于稳定阶段的变化情况，当θ=45°、60°、75°时，裂纹演化过程中单位应变产生裂纹数较多，导致试样迅速沿层理弱面滑移破坏。(3) 细观裂纹赤平极射投影和岩石组构图表明，θ=0°、75°、90°时，微观裂纹倾向分布较为均匀，主要平行于或次平行于加载方向，加载破坏后表现出强烈的各向异性；15°≤θ≤60°时，微裂纹倾向逐渐向层理方向平行。(4) 考虑裂纹演化特征的弹性模量法求解的裂纹萌生应力阈值为各层理峰值强度的36.6%~60.3%，裂纹损伤应力阈值为各层理峰值强度的75.1%~90.4%，与大量物理实验所求阈值范围吻合，表明此法对于求解裂纹应力阈值具有一定的适用性。

来源：2023年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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