СНИЖЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ТРЕЩИНОВАТОГО ПЕСЧАНИКА ПРИ ОТТАИВАНИИ ШАХТЫ ПОСЛЕ ИСКУССТВЕННОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ Study on Strength Degradation of Fractured Sandstone after artificial freezing inclined shaft thawing

Mengchen Yun, Jianxi Ren, Yi Xie, Yichen Zhang, Liang Zhang

Аннотация


Приведены результаты исследований снижения прочности песчаника при его замораживании и последующем оттаивании. Проблема возникла при проходке штреков и стволов в обводнённых песчаниках в районах Китая, связанных с добычей угля. Для исследования в лабораторных условиях был изготовлен модельный квазипесчаник с параллельными двойными трещинами с учетом условий подобия, и проведены испытания на замораживание-оттаивание. Были определены основные физические параметры квазипесчаника до и после оттаивания, а также проведены испытания на трехосное сжатие. Исследовано влияние угла наклона трещины на механические свойства и характеристики разрушения квазипесчаника. Дан подробный анализ разрушения в зависимости от величины обжатия (бокового давления) образцов, вызывающего дилатансию трещин, и увеличение угла наклона исходных двойных трещин. Анализируется также процесс трещинообразования, приводятся траектории трещин
при достижении сжимающей осевой нагрузки предельных значений и рассматриваются условия, определяющие их распространение (растяжение, растяжение + сдвиг, сдвиг). Приведены примеры использования полученных результатов для анализа реальных ситуаций, например, влияния наклона системы параллельных трещин в массиве обводнённых песчаников при проходке в нём горной выработки.


Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering», vol.61, No.3


Литература


JIANG G J., LI K., WANG J. P., et al. “Effect of outer shaft wall masonry on freezing wall temperature field inwestern soft rock freezing shaft.” Coal Engineering,. 47(08), 41-43 (2015)

YU B., ZHANG Z. Y., LIU X. Y., et al. “Study on the Law of Sand Body exhibition of cretaceous Luohe Group to Huanhe Huachi Group in Ordos Basin.” Journal of Stratigraphy., (03), 285-289 (2008)

REN J. X., SUN J. L., ZHANG K., et al. “Mechanical properties and temperature field of inclined frozen wall in water-rich sand stratum.” Rock and Soil Mechanics., 38(05), 1405-1412(2017)

CAO P., LIU T., PU C., et al. “Crack propagation and coalescence of brittle rock-like specimens with pre-existing cracks in compression.” Engineering Geology., 187, 113-121 (2015)

MIAO S., PAN P., WU Z., et al. “Fracture analysis of sandstone with a single filled flaw under uniaxial compression.” Engineering Fracture Mechanics, 2018, 204,319-343 (2018)

WONG L. N. Y. “Systematic evaluation of cracking behavior in specimens containing single flaws under uniaxial compression.” International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences., 46(2), 239-249 (2009)

YANG S. Q., TIAN W. L., HUANG Y. H. “Failure mechanical behavior of pre-holed granite specimens after elevated temperature treatment by particle flow code.” Geothermics., 72, 124-137 (2018)

ZHANG H. M., QIN X. R., CHEN M., et al. “A Damage Constitutive Model for a Jointed Rock Mass under Triaxial Compression.” International Journal of Geomechanics, 23(6), 1-13 (2023)

WANG Y., YAN M. Q., SONG W. B. “The effect of cyclic stress amplitude on macro-meso failure of rock under triaxial confining pressure unloading.” Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 47(12),3008-3025 (2023)

WANG Y., SONG Z. Y., MAO T. Q., et al. “Macro-Meso Fracture and Instability Behaviors of Hollow‑Cylinder Granite Containing Fissures Subjected to Freeze-Thaw-Fatigue Load.” Rock Mechanics and Rock Engineering, 55, 4051-4071 (2022)

WANG Y., CAO Z. H., LI P., et al. “On the fracture and energy characteristics of granite containing circular cavity under variable frequency-amplitude fatigue loads.” Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 125, 103872 (2023)

ZHANG X. P., LIU Q., WU S., et al. “Crack coalescence between two non-parallel flaws in rock-like material under uniaxial compression.” Engineering Geology, 199, 74-90 (2015)

WANG Y., TANG P. F., HAN J. Q., et al. “Energy-driven fracture and instability of deeply buried rock under triaxial alternative fatigue loads and multistage unloading conditions: Prior fatigue damage effect.” International Journal of Fatigue, 168,107410 (2023)

ZHANG X. P., WONG L. N. Y. 2012. “Cracking processes in rock-like material containing a single flaw under uniaxial compression: a numerical study based on parallel bonded-particle model approach.” Rock Mechanics and Rock Engineering, 45(5), 711-737 (2012)

CHENG H., ZHOU X. P., ZHU J., et al. “The Effects of Crack Openings on Crack Initiation, Propagation and Coalescence Behavior in Rock-Like Materials Under Uniaxial Compression.” Rock Mechanics and Rock Engineering, 49(9), 3481-3494 (2016)

YANG H., SHAN R. L., ZHANG J. X., et al. “Mechanical properties of frozen rock mass with two diagonal intersected fractures.” International Journal of Mining Science and Technology, 28(4), 631-638 (2018)

ZHAO J. J.，XIE M. L.，YU J. L.，et al. “Experimental study on mechanical properties and damage evolution of fractured rock under freezing-thawing action.” Journal of Engineering Geology, 27(06), 1199-1207 (2019)

ZHANG C. H., GENG Z., XU G., et al. “Experimental study on mechanical properties of saturated coal samples subjected to freezing-thawing cycles of liquid nitrogen.” Coal Science and Technology, 48(10), 218-224 (2020)

REN J. X., YUN M. C., CAO X. T. L., et al. “Study on the mechanical properties of saturated red sandstone under freeze-thaw conditions.” Environmental Earth Sciences, 81(14),1-20 (2022)

LIU X. S., NING J. G., TAN Y. L., et al. “Damage constitutive model based on energy dissipation for intact rock subjected to cyclic loading.” International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 85(1), 27-32 (2016)

ZHANG Z. Z.，GAO F. “Experimental investigation on the energy evolution of dry and water-saturated red sandstones.” International Journal of Mining Science and Technology, 25(3), 383-388 (2015)


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.