高低应力水平下胶结充填体蠕变特征及分数阶本构模型

摘要：

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用,其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此,本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样,进行了单轴压缩与分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律,探讨了胶结充填体在低应力水平与高应力水平下的蠕变特征,构建了胶结充填体分数阶蠕变本构模型,并进行了验证.研究结果表明:胶结充填体的蠕变特征是其在蠕变过程中内部应力的不断调整、硬化与损伤共同作用所产生的结果;低应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中硬化作用占据主导,其中减速蠕变阶段硬化特征最为显著;高应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中损伤作用占据主导,其中加速蠕变阶段损伤特征最为显著;同一应力水平下,灰砂质量比越低的胶结充填体蠕变全过程中硬化-损伤作用越明显,即抵抗变形能力的提升与损伤累积的速度越明显;构建的胶结充填体分数阶蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度,且较好地表征了胶结充填体在不同应力水平下的蠕变特征.研究成果可为提高胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据.

关键词：胶结充填体、蠕变、低应力水平、高应力水平、灰砂质量比、本构模型

所属期刊栏目：52

分类号：TD313(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;贵州省科技支撑计划项目;湖北省自然科学基金;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室开放基金项目

在线出版日期：2023-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：276-285,299