크리프 중 경사각이 다른 약한 암석의 손상 특성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7497(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

약한 층 경사각이 복합암반의 크리프 파단에 미치는 영향을 조사하기 위해 본 논문에서는 음향방출법을 이용하여 다양한 경사각을 갖는 복합암반에 대한 경사하중 크리프 실험을 수행하여 파단진행 과정을 조사한다. 하중 등급이 증가함에 따라 암석 덩어리의 누적 총 고리 수는 "U"자형 경향을 나타내며 음향 방출 공간 위치 결정 결과는 암석 덩어리 파괴 과정에서 음향 방출 이벤트가 주로 약한 암석 근처에 집중된다는 것을 보여줍니다. 다른 지역의 행사는 적고 분산되어 있습니다. 약한 층 경사각이 0°와 15°인 암반의 경우, 연암과 경암 모두에서 균열이 발생하는데, 연암에서는 전단균열이 우세하고, 경암에서는 인장균열이 우세하며, 최종적으로 암반은 주로 인장균열을 나타낸다. 분할 실패. 30°와 45°의 약한 층 경사각을 갖는 암반의 경우 대부분의 균열은 전단균열이 지배하는 연암 내부에 존재합니다. 경사하중이 증가함에 따라 전단균열은 약한 층의 방향을 따라 계속 발전하고, 상부 암반은 계속 미끄러지고 전위되며, 최종 파괴 모드는 주로 전단-슬립 파괴입니다. 손상 진화는 취약층의 경사각에 따라 달라지며, 이는 초기 손상 누적, 손상 가속, 손상 파괴의 3단계로 나눌 수 있습니다. 이는 지층이 약한 암반에서 크리프 재해 발생을 예측, 예방, 제어할 수 있는 능력을 입증합니다.

경제의 급속한 발전과 함께 암반공학 산업이 성장하고 있으며, 특히 변성암과 이암이 널리 분포되어 있는 석탄측정층에서 암반공학 프로젝트가 속속 수행되고 있다(그림 1 참조). 특히, 약한 층의 암반은 암반 구조의 완전성과 연속성을 방해하고 암반의 기계적 특성을 손상시키며 응력이 가해지면 갑작스럽고 치명적인 파손 가능성을 증가시킵니다.

약한 층의 암석 덩어리.

약한 층을 갖는 암반의 기계적 성질은 탄성 및 소성 거동뿐 아니라 시간에 따른 유변학적 거동에서도 나타난다. 크리프는 암석 덩어리의 중요한 유변학적 기계적 특성 중 하나입니다. 파괴는 적용된 하중의 장기적인 작용에 따라 시간이 지남에 따라 변형이 축적되는 과정입니다. 층상 암반의 약한 구조적 평면의 존재로 인해 그 기계적 성질은 상대적으로 복잡하고 일반적으로 상당한 이방성을 나타내며 파괴 메커니즘은 균질 암반의 파괴 메커니즘과 다릅니다. 이를 위해 많은 학자들은 복합암반의 기계적 성질과 파괴 메커니즘을 규명하는 데 주력해 왔다. 간략한 문헌 검토가 아래에 제공됩니다.

Xin1은 에폭시 수지 바인더를 사용하여 이암, 사암 및 석회석을 복합 암반으로 결합하고 3차원 압축의 응력-변형 전 과정 실험을 수행하고 측면 압력이 기계적 특성에 미치는 영향을 연구했습니다. Changfu2,3,4는 이암, 사암, 석회암 등 다양한 암석 시료와 접합된 3종의 복합 암석 시료에 대해 단축 압축, 삼축 압축 및 직접 전단 실험을 ​​수행하여 암석의 강도 및 변형 특성을 조사했습니다. 층화된 암석 덩어리. Yang5는 삼협 저수지 주변의 경사면을 프로토타입으로 삼아 대규모 진동 플랫폼을 사용하여 지진 작용 시 경사면의 동적 응답 및 음향 방출 특성을 테스트하고 샌드위치 경사면의 음향 방출 진동을 확립했습니다. Bingwu6은 약한 층이 있는 암반에 대해 3축 실험을 수행하고 응력-변형률 곡선, 탄성 계수, 압축 강도, 피크 후 응력 강하 및 약한 층이 있는 암반의 파괴 상태에 대한 계면 딥의 영향을 논의했습니다. 또한 다양한 인터페이스 경사각에 따른 파손 상태를 이론적으로 분석했습니다. Li7은 이암을 함유한 중간층 염암, 순수 이암 및 순수 염암의 세 가지 핵심 샘플에 대해 서로 다른 구속 압력에서 단축 압축 및 삼축 압축 실험을 수행하고 Cosserat 매체 팽창 이론을 사용하여 셰일 층간 압축을 연구했습니다. 영향에 대한 이론적 분석이 수행되었으며, 염암과 이암의 기계적 성질의 불일치로 인해 이암이 인장 응력 적용에 유사하게 반응하는 것으로 보고되었습니다. Huafeng8은 단축 압축 및 삼축 압축 실험을 위해 현장 샘플을 수집하고 약한 층 각도가 기계적 특성 및 파손 모드에 미치는 영향을 분석했습니다. Wang9는 하미 노천 탄광을 연구 대상으로 삼고, 변형 프로파일을 분석하여 경사면에서 약한 중간층의 위치를 ​​결정하고, 약한 중간층 암반을 완전한 기계 시스템으로 간주하고, 약한 중간층의 기계적 모델을 확립했습니다. 암반 시스템을 개발하고 불안정성이 발생하기 전의 파괴 정도를 평가하는 지표를 제안했습니다. Abbas10은 층간 각도가 다른 사암-셰일-사암 다층 복합암반의 기계적 성질에 대한 연구를 수행하고, 파동 전파의 탄성 응답을 연구하여, 복합암반의 탄성계수 및 전단계수가 층간 각도에 따라 달라지는 것을 밝혔습니다. 각도. 각도가 증가함에 따라 강성은 더욱 중요한 영향을 미치며 복합 암석 덩어리의 파동 속도의 이방성 거동은 셰일 중간층이 아닌 절리 방향의 영향을 받습니다.