矿业研究与开发

作者：许江,崔梦芹,彭守建,陈奕安,饶豪魁,曹琦

关键词：砂岩;渗流-应力耦合;蠕变;水力梯度;变形局部化;应变增量

为降低渗透水压作用下蠕变对工程长期稳定性造成的不利影响,利用渗流应力耦合伺服控制加载试验系统开展不同水力梯度下的蠕变试验,探究砂岩的流变特性和渗流特性;结合三维数字图像相关技术(3D-DIC),研究砂岩的微裂纹演化规律及变形局部化特征;同时基于CT扫描技术探究砂岩的裂纹损伤特征.结果表明:(1)水力梯度越大,蠕变变形量越大,微裂纹发育扩展速率更快,应变场云图变化越明显,相较于轴向应变场云图,径向应变场云图中更早出现较大应变点和应变局部化特征;(2)水力梯度越大,应变增量越大,应变变化速率越快,砂岩蠕变寿命越短,通过建立虚拟应变片,发现砂岩局部破坏带内外的应变变化不一致,表明砂岩蠕变变形过程中存在局部化特征;(3)低水力梯度下,孔裂隙更多被压密闭合,渗流通道减少,流量不断减小,高水力梯度下,损伤不断积累,渗流通道增多,流量出现增加现象;(4)通过CT扫描可知,3条主裂纹贯通整个试样,引导砂岩破坏,同时生成次生裂纹,促进裂纹扩展,靠近砂岩的加载端,施加的渗透水压更大,砂岩上部分衍生出的次生裂纹更多,形成复杂的裂纹网络结构.

来源：2025年第1期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

查看矿业研究与开发杂志2025年第1期