干湿循环与动载耦合作用下煤矿砂岩损伤演化及本构模型研究

袁 璞，马冬冬

(1.安徽理工大学 土木建筑学院, 安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大学 矿山地下工程教育部工程研究中心, 安徽 淮南 232001)

1 研究背景

煤矿岩体一般处于地下水位以下，地下水是煤矿岩体水文地质环境的一个重要组成部分，干湿循环引起的岩体性质劣化一直是岩石力学研究的热点问题[1-2]。

对于煤矿岩体，地下水通过结构面和岩体的内部孔隙与岩体接触，通过物理作用、化学作用和水力学作用导致岩体矿物成分和微细观结构的变化，致使微裂纹扩展，造成岩体表面和内部损伤，对岩石的强度、变形及渗透特性和破坏特征产生不可忽视的影响[3-4]。干湿循环作用削弱了岩体的宏观强度和刚度，使岩体更易变形且变形量更大，造成地下岩体工程结构的破坏，容易诱发煤矿地下工程地质灾害和工程事故。

目前，针对干湿循环对岩石物理力学性能的研究较多，主要集中于干湿循环对岩石静态物理力学特性的影响，如密度、纵波波速、抗压强度、断裂特性等。傅晏等[5]研究发现，随着循环次数从0～10逐渐增加，矿物杂质逐渐溶解、消散，岩样的各向同性指数逐渐上升，砂岩单轴抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角呈对数下降。韩铁林等[6]研究表明，在化学溶液和干湿循环共同作用下，不同裂隙倾角的单裂隙非贯通试样的峰值强度和弹性模量随干湿循环次数的劣化规律基本一致，但劣化程度存在一定的差异，裂隙倾角为45°时试样的劣化程度最大。……