深部矿井岩石水稳性微观机理及强度软化特性研究

为了研究深部矿井岩石水稳性性质及遇水后强度软化的规律，对巨野煤田千米深部矿井岩石进行了系统的水解试验，表现出6种水解变形破坏形式，结合极限膨胀量特征总结了4类水稳性特征类型，并从饱水试验空隙率的角度论证了分类的合理性。在此基础上，分析了岩石水稳性差异的微观机理，认为微观结构的差异是影响水稳性特征类型的主要原因，而岩石内部高岭石、伊利石和伊蒙混层的相对定量含量是另一原因。岩石饱水后其强度软化明显，而岩石水稳性特征类型对其软化特征具有明显影响并具有一致性，其中饱水后抗拉强度试验中岩石主要呈现层状破坏，而岩石抗剪强度软化的关键是内摩擦角值的变化。不同饱水时间抗拉强度试验表明，岩石抗拉强度随饱水时间的增加呈指数规律减小，最后趋于稳定值；重复浸水–压缩试验表明，多次重复浸水–压缩使得岩样的最终破坏应力下降，出现了强度疲劳现象，其值小于饱和试样一次性加压破坏时的应力，更小于天然状态试样加压破坏时的应力。这是因为岩石每次浸水后内部结构的膨胀效应使得其内部结构发生了软化，从而降低了岩石的结构连接强度。