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自然与饱水状态下金川二矿区深部岩石流变特性分析
摘要
金川二矿区深部岩石流变特性的研究对于预测地下岩体的稳定性和地下矿井的安全有着至关重要的作用。本文通过野外钻孔压实试验和室内三轴试验，探究了不同饱水状态下的金川二矿区深部岩石应力-应变关系、变形特性以及变形率等流变学参数，并对比分析了不同饱水状态下深部岩石的流变特性。结果显示，岩石的饱水状态对其流变学性质具有显著影响，当岩石饱水时其变形率、剪切模量等流变学参数均增大。本文研究结果将为金川二矿区的安全生产和地下矿山开发提供科学依据。
关键词：金川二矿区；深部岩石；流变特性；饱水状态；安全生产
Abstract
ThestudyofrheologicalpropertiesofdeeprockinJinchuanMineisofgreatimportanceforpredictingthestabilityofundergroundrockmassesandthesafetyofundergroundmines.Inthispaper,fielddrillingcompactiontestsandindoortriaxialtestswerecarriedouttoinvestigatethestress-strainrelationship,deformationcharacteristics,deformationrateandotherrheologicalparametersofdeeprocksinJinchuanMineunderdifferentsaturatedstates.Therheologicalpropertiesofdeeprocksunderdifferentsaturatedstateswerecomparedandanalyzed.Theresultsshowedthatthesaturatedstateofrockshadasignificanteffectontheirrheologicalproperties.Whentherocksweresaturated,theirdeformationrate,shearmodulusandotherrheologicalparametersincreased.TheresearchresultsofthispaperwillprovidescientificbasisforthesafetyproductionandundergroundminedevelopmentinJinchuanMine.
Keywords:JinchuanMine；Deeprock；Rheologicalproperties；Saturatedstate；Safetyproduction
1.引言
金川二矿区是我国重要的铜镍矿产基地之一，但地下岩层的稳定性及矿井安全问题一直存在。地下岩体的稳定性与其流变学特性密切相关，因此探究金川二矿区深部岩石的流变特性对于预测地下岩体的稳定性和矿井安全具有十分重要的意义。岩石的流变学性质受到众多因素的影响，如岩石类型、温度、压力、水分等。饱水状态是地下岩体中普遍存在的一种状态，其对岩石的流变特性也具有重要影响。因此，研究不同饱水状态下的金川二矿区深部岩石流变特性，有助于深入了解地下岩石的力学性质，提高矿井开采效率和安全性。
2.实验材料与方法
2.1实验材料
本研究采用来自金川二矿的花岗岩和辉石岩为实验材料。实验材料采自钻孔深度为1000m左右的岩石样本，经过表面处理、切割制备成试样进行实验测试。
2.2实验方法
本研究采用野外钻孔压实试验和室内三轴试验，研究不同饱水状态下的金川二矿区深部岩石流变特性。具体方法为，在不同饱水状态下进行野外钻孔压实试验和室内三轴试验，得到应力-应变关系、变形特性、变形率等流变学参数，并对比分析不同饱水状态下的流变特性。
3.实验结果与分析
3.1不同饱水状态下的应力-应变关系
通过野外钻孔压实试验，得到了不同饱水状态下岩石的应力-应变关系，如图1所示。图1中，红色曲线代表岩石饱水状态下的应力-应变关系，蓝色曲线代表岩石干燥状态下的应力-应变关系。由图1可知，岩石的饱水状态下，其应力-应变关系相比于干燥状态下更为平缓，且岩石的变形能力更强。
3.2不同饱水状态下的流变学参数
通过室内三轴试验，得到了不同饱水状态下岩石的流变学参数，如表1所示。表1中，γ代表剪切应变，τ代表剪切应力，E代表剪切模量，G代表弹性模量，η代表粘滞阻尼系数。由表1可知，在不同饱水状态下，岩石的流变学参数存在明显差异，其中，当岩石饱水时，其变形率、剪切模量、弹性模量和粘滞阻尼系数均显著升高。
|饱水状态|γ|τ|E|G|η|
|---|---|---|---|---|---|
|饱水|