《淺埋弱膠結岩層流變損傷破裂演化及致災機理》是依託山東科技大學，由譚雲亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：淺埋弱膠結岩層流變損傷破裂演化及致災機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：譚雲亮
- 依託單位：山東科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著開採規模擴大，我國西部礦區淺埋岩層運動誘發災害日趨嚴重，深入解答淺埋岩層運動規律及其致災機理已刻不容緩。本項目以建立淺埋弱膠結岩層破壞演化及災害防治基礎理論為目標，擬採用理論、試驗、數值模擬與現場測試相結合方法開展如下創新性研究工作:(1)通過X光衍射與SEM掃描研究獲得淺埋弱膠結岩石組份與細觀結構特徵，基於流變與數字散斑同步試驗, 深入揭示淺埋弱膠結岩石流變損傷、微裂紋萌生、擴展演化成巨觀裂紋力學機制，建立流變損傷本構關係;(2)揭示淺埋弱膠結覆岩損傷破裂分布、程度及梯度變化規律，建立淺埋覆岩損傷破裂演化結構力學模型,導出凸顯細觀結構及流變損傷特徵的岩層破斷步距計算式;(3)揭示淺埋弱膠結岩層破斷結構演化－應力場之間關係,獲得岩層破斷結構失穩災變力學判據。本項目將填補基於細觀結構與流變損傷研究淺埋岩層破裂演化及致災機理方面空白,為我國西部淺埋煤炭資源科學安全開採提供理論支持。
結題摘要
本項目按照計畫任務書的要求，採用理論研究、實驗室試驗、數值模擬與現場監測相結合的方法，圍繞淺埋弱膠結岩層流變損傷破裂演化及致災機理開展研究，取得了如下創新性成果： （1）弱膠結砂質泥岩主要礦物成分為石英、伊利石、綠泥石及鈉長石，其黏土礦物成分占比高達52.76%，岩石單軸強度8.8~9.6MPa；低應力水平下，岩石內部因流變產生的損傷較少，應力水平臨近其破壞強度時，岩石內部損傷急劇增加。（2）通過試驗獲取完整及破碎砂質泥岩的流變特性，建立了考慮損傷基質承載作用的岩石流變損傷本構模型。（3）研究得到弱膠結覆岩煤層開採時，基本頂下方弱膠結岩塊相互擠壓並逐漸形成岩梁結構與高位大範圍弱膠結岩層整體聯動破斷特徵，建立了淺埋煤層工作面弱膠結頂板破斷結構模型，獲得了不同運動階段頂板岩層結構失穩力學判據。（4）考慮煤柱及下層煤巷道失穩易誘發採空區覆岩二次破斷，研究了煤岩單體及組合體力學性能，建立了煤岩體受壓損傷本構方程，探究了採空區與煤柱下巷道開掘支護時圍岩應力影響規律。（5）基於弱膠結岩層聯動失穩造成覆岩裂隙貫通而致災，提出了以淺埋弱膠結覆岩導通性為核心的覆岩失穩致災評價方法，為采場覆岩潰水潰砂災害防治提供依據。 本項目發表SCI/EI論文24篇，其中SCI TOP期刊論文6篇，ESI高被引論文2篇；國內外學術報告15次；獲得省部級一等獎2項、二等獎2項；授權國家發明專利10項；培養博士後2名，博士3名(已畢業2人)、碩士6名(已畢業5名)。研究成果為我國西部淺埋煤炭資源的科學、安全開採，提供了理論支持與科學依據，套用價值高。
