大粒径破碎岩石承压变形特性

第４３卷第４期　２０１８年　４月　煤　炭　学　报　Ｖｏ１．４３　Ｎｏ．４　Ａｐｒ．　２０１８　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　Ｃ０ＡＬ　ＳＯＣＩＥＴＹ　张俊文，王海龙，陈绍杰，等．大粒径破碎岩石承压变形特性［Ｊ］．煤炭学报，２０１８，４３（４）：１０００—１００７．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＣＣＳ．　２０１７．１０２４　ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎｗｅｎ，ＷＡＮＧ　Ｈａｉｌｏｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｓｈａｏｊｉｅ，ｅｔ　ａ１．Ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—ｓｉｚｅ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１８，４３（４）：１０００—１００７．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＣＣＳ．２０１７．１０２４　大粒径破碎岩石承压变形特性　张俊文　，王海龙　，陈绍杰　，李玉琳。　（１．中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京岛１０００８３；２　山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，山东青　２６６５９０；３．中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京　１０００８３）　摘要：为研究大粒径破碎岩石承压变形特性，研制了大尺寸破碎岩石承压变形试验系统，选取某　矿区典型顶板砂岩，考虑垮落区破碎岩石粒径的分布特征和受力状态，进行了正态分布的粒径级配　和梯形分级加载试验。试验表明：随轴向载荷增加，破碎岩石轴向变形逐渐增大，残余碎胀系数和　空隙率逐渐减小，加载较恒载阶段尤为明显；恒载初期，轴向应变增长较快，而后逐渐变缓并趋于平　稳，应变时间历程呈现对数关系；加载阶段，随载荷增大，破碎岩石试样轴向应变差值呈现先减小后　增大，恒载阶段，随载荷增大，破碎岩石试样轴向应变差值则呈现先增大后减小；破碎岩石承压后的　变形分为瞬时压缩变形和长期压缩变形两个阶段，主要由颗粒位置调整、原始或新生小颗粒滑动填　充空隙引起的；破碎砂岩试样以粒径１５～２０　ｍｍ为承压变形过程中的稳定粒径，试验后，粒　径＜１５　ｍｍ的含量均有增加，粒径＞２０　ｍｍ的含量则均有减小，为破碎砂岩试样总质量的１６．７６％。　关键词：破碎岩石；正态分布；分级加载；承压变形；粒径变化　中图分类号：ＴＤ８２　文献标志码：Ａ　文章编号：０２５３—９９９３（２０１８）０４－１０００－０８　Ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　０ｆ　ｌａｒｇｅ．ｓｉｚｅ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎｗｅｎ　，ＷＡＮＧ　Ｈａｉｌｏｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｓｈａｏｊｉｅ　，ＬＩ　Ｙｕｌｉｎ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，（　ｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｄ，Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｉｎｇ），Ｂｅｉｆｊｉｎｇ　１０００８３，　ｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｄ／　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏ－ｆｏｕｎｄｅｄ　ｂｙ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５９０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ　ｆＭｅｃｈａｎｉｏｃｓ＆Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆＭｉｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｉｎｇ），Ｂｅｉｆｊｉｎｇ　１０００８３，　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—ｓｉｚｅ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ，ａ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—ｓｉｚｅ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｏｏｆ　ｗａｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｓ　ｓａｍｐｌｅ．Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｉｎ　ｃａｖｉｎｇ　ｚｏｎｅ，ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｏｂｅｙｅｄ　ｔｈｅ　ｌａｗ　ｏｆ　ｎｏｒｍａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｓｔｅｐ　ｌｏａｄｉｎｇ．　Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ａｘｉａｌ　ｌｏａｄ，ｔｈｅ　ａｘｉａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｇｒａｄ—　ｕａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｂｕｌｋｉｎｇ　ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｆ　ａｎｄ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｉｎ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｓｔａｇｅ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｌｏａｄ　ｓｔａｇｅ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｌｙ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｌｏａｄ　ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ　ａｘｉａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｇｒｏｗｓ　ｒａｐｉｄｌｙ，ｔｈｅｎ　ｔｅｎｄｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｓ［ｏｗ　ａｎｄ　ｓｔｅａｄｙ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｔｒａｉｎ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ．Ｉｎ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ　Ｄ—ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ａｘｉａｌ　ｓｔｒａｉｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｉｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｌｏａｄ　ｓｔａｇｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｏｐｐｏｓｉｔｅ．　Ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—ｓｉｚｅ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｐａｎｓ：ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｒｅｆｌｅｃｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｍａｌｌｅｒ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ａｎｄ　ｎｅｗｂｏｒｎ　ｒｏｃｋ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｓｌｉｄｅ　ａｎｄ　ｉｆｌｌ　ｔｈｅ　ｇａｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌａｒｇｅｒ　ｒｏｃｋ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ　１　５—２０　ｍｍ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｉｓ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　收稿日期：２０１７—０７—２６　修回日期：２０１７—１１—１４　责任编辑：韩晋平　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５７４１１４，５１４７４１３４）；国家重点研发计划专项资助项目（２０１６ＹＦＣ０６００９０１）　作者简介：张俊文（１９７７一），男，内蒙古乌兰察布人，副教授，硕士生导师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎＮｕｎｗｅｎ１９７７＠１６３．ｃｏｒｎ　第４期　张俊文等：大粒　破碎　承爪变彤特性　ｌ（）（）ｌ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｅｅ：－；ｓ‘）ｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｍ’ｍａｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ，ａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｔｅｓｔ，ｔｉｌｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　０ｆ　ｂ　ｙ’（）ｋｅｎ　ｒｏ（＇ｋ（ｐａｒｔｉ（‘ｌｅ　ｓｉｚｅ　ｉｓ　Ｓｌｌｌａｌｌｅｒ　ｔｈａｎ　１５　ＩＩ１１１１）ｉｎｃ·ｒｅａｓｅｓ　ｂｙ　１６．７６％ａｌｌ（］ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ（ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｉｓ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｔｈａｎ　２０　Ｉｌｌ１１１　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ）　ｄｅ（·ｌ‘ｅａｓｅｓ　ｈｙ　１６．７６％．Ｔｉｌｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｈｓ　ａｒｅ　０ｆ　ｓｉｇｎｉｉｃａｎｃｅ　ｆｆｏｒ　ｆｏｒｅｅａｓｔｉｎｇ　ａＩ１【Ｉ　ｅｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｖｅｌｌｌｅ！ｌｔ　ａｌｌｄ　ｄｅ—　ｉｆ）ｒｉｎａｔｉｍｌ　ｌ１ｆ’ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ　ｓｔｒａｔａ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍｉｎｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ；ｎｏｒｎｌａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ（）ｎ；ｓｔｅｐ　ｌｏａｄｉｎｇ；ｂｅａｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｎｍｔｉｏｎ；ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｐｍ’ｔｉｔｌｅ　ｓｉｚｅ　拿部垮落法开采过程中，随着采煤工作面不断地　向前推进，顶板岩层不断垮落不仅可以及时减少工作　【ｆ１ｉ的控顶　积，而且冈顶板垮落后破碎岩石对采空区　石承压变形试验系统，利用其进行了破碎岩石初始颗　粒粒径满足正态分布的承压变形试验，分析了不同轴　向应力下破碎岩石的承压变形特性、试验前后粒径的　变化情况，研究了破碎岩石的承压变形ＶＬ￥４。　的充填，对上覆岩层起到了一定的支承作用，从而减　轻了工作Ｉｌ１『顶板压力，同时对上覆岩层运动和地表沉　陷具有一定的抑制作用。采空区内垮落的破碎岩石　处于一种长期承压变形的状态，时间效应极为显著，　１试验装置及试验方案　１．１试验装置　随着时问的推移，破碎岩石会【天ｊ承载能力降低而减弱　对覆岩的支承作用，极易加剧采空区围岩结构失稳，　大尺寸破碎岩石承压变形试验系统主要由主体　承载支架、试验舱、承压水仓、储能罐、水压水量双控　引发矿井突水和地表塌陷等动力灾害。对此，我国学　者开展了　对破碎岩石承载变形特性的系列研究。　缪协兴等　采用特制的刚性圆筒配以万能试验　机，试验研究ｒ煤（岩）碎胀与压实特性；马占国　等　２－４、ｂ万奎　和杜春志等　采用破碎岩石压实渗　透试验装置，试验分析了粒径、强度对饱和破碎岩石　应力一应变特性的影响；陈占清等　和马占国等　。采　伺服系统和位移应力双控伺服系统组成，其主体结构　如图１所示。　一　一　昌　＼　干　＼　、、　５　用破碎岩体多相耦合蠕变实验装置，试验研究了饱和　破碎岩石蠕变过程中孔隙率的变化规律；张振南　等　进行ｒ松散岩块压实破碎的试验研究，得出了　／　ｌ　／　３６０　、、　、　６　７　／　Ｌ．　．．一　松散岩块的压实破碎规律；苏承东等　和陈晓祥　等　…采Ｊ｝ｊ压实试验装置配以ＲＭ　ｒ一１５０Ｂ型试验系　统，试验研究了压实过程含水和不含水状态下破碎岩　４００　一　＼　（ａ）系统土体装配　（ｂ）系统　ｔ　体实物　石强度、块径、压实力与碎胀性、压实度、密度以及能　耗的关系；樊秀娟和茅献彪　采用破碎岩石承压变　形仪配以普通摆锤机械式压力机，试验研究了破碎砂　岩蠕变变形与轴向载荷、破碎块径的关系；冯梅梅　图ｌ　试验装置主体结构　Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｍ’ａｌ　ｄｉａｇｒａｍｓ　ｏｆ‘ｍｅ￣’ｈａｎｉｔ’ａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　１一试验系统横梁；２一试验系统底　；３一立牲；４一加载油缸；　５一加载压头兼承压水仓；６一试验舱；７一试验舱底　；８一进水Ｉ　Ｉ；　９一街封圈；ｌ０一“｛水ｕ　等　采用自制破碎岩石压实装置，试验研究了满足　连续级配的饱和破碎岩石压实特性及压实前后岩石　（１）主体承载支架：主要包含了底座、横梁，加载　油缸固定架和立柱，主要起固定和支撑作用。　粒径的分布规律；张季如等。。　采用自制的侧限压　缩试验装置进行压缩试验，建立描述粒状岩土材料的　应力水平与孔隙比、体应变、相对破碎率等相关关系　的数学模型；郁邦永等Ｉ　１建立轴向位移、压缩模量和　ｉ（２）试验舱：外形呈圆筒状，内径为４０　ｅｎｌ、高度　为６８　Ｃ１３１。为便于试验材料的填装，试验舱由上下两　个舱体组成。　（３）承压水仓：兼做加载压头，通过活塞杆与加　载油缸相连，在底部均匀分布着３４个直径为１０　ｉｎｍ　的出水孑Ｌ。　粒度分布分形维数与轴向应力之间的关系式，讨论　Ｔａｌｂｏｌ幂指数对压实变形和粒度分布的影响规律。　通过总结分析发现，现有的实验装置普遍存在有　效容积小这一缺陷，随着破碎岩石粒径的增大，边界　效应问题越发突ｔｉ，且现有成果中大多进行的是单一　ｆ级配破碎岩石或者是Ｔａｌｌｍｌ连续级配破碎岩石的相　关研究　笔者研制了，大尺寸（，／，４０　ｃｒｕｘ６８　Ｃｌｌ１）破碎岩　（４）储能罐：位于水压水量双控伺服加载系统和　试验舱之问，可提高输入试验舱内水压和水流量的稳　定性，如图１（ｂ）所示。　（５）控制系统：包括操作台和伺服加载系统两部　煤　炭　分，其巾俐Ｈ｝芷ＪＪ』ｌ载系统Ｉｊ１水压水　双控伺服加载系统　和位移应　Ｊ舣　伺服』Ｊ｝ｌ载系统绀成，全程实现自动控　制，采集的数　包含时Ｉ＇ＢＪ、位移、　力、水压和流艟５　种类　，玳小采集频率为１０个／ｓ，试验控制系统整体　！ｃｆ１冈２所爪　２试验控制系统　ｌ　２　Ｔｅｓｌｉｎｇ（＇（Ｈｉｌｌｌ１ｌ¨ｓｆ　Ｉｌ　ｌ需要指…的址，　次试验术使Ｊ十】水』　水　双控伺　｝Ｊ｝｛加载系统，仪仪利Ｊｆ］了该试验装　的位移应力舣控　伺服ＪＪＩ】载系统ｆ　移应力双　侗服ＪＪＩＪ载系统可以实　现位移和心力的双重控制，７ＪＩ】戡油缸的最大行程为　４００　Ｉ１１１ｌ１、精　为０．０１　１１１１１１，Ｉｌ『施ｌＪＪＩｌ的最大载荷为　６００　ｋＮ、精度为０．０ｌ　ｋＮ，既ｌＩＪ‘实现连续ＪＪ『１卸载也Ｉ叮　现分级／ＪｌＩＩｌ：－ｌＪ裁　１．２试验方案　试验柑样为采自山东能源　煤矿的顶板砂柑，　ｎ然含水状念１－单轴抗　强度９６．８７　Ｍｔ’ａ，弹性模ｈ　ｌ６．１　ＧＰａ，？ｆ，Ｉ松比０．１９９，密度为２　５４０　ｋｇ／ｍ　。　据　旧１人】外　：　的研究”　，考虑剑　、ｊ‘效应的影响，　求试样　ｊ　最大粒径比ｆｆ（Ｄ／ｄ．．　．≥５，巾于试　验舱内　为４０¨１ｌ’Ｌ大Ｊ此试验机【·．『取的岩　最大粒　为８０　Ｉｌｌｌｌｌ　为将　寸效应对ｉＪ＝ｌ＝验结果的影响降到　¨ｒ能低，试巧命·Ｉ１选取的岩　最人牲径为４０　ｎｌＩｌ１。这　ｊ　脱仃的试验装　仃效尺寸（１人Ｊ　≤ｌ５０　ｉｎｎｌ，高度≤　２００　Ｉ１１１１１）卡¨比，　有效容积上优势较叫　。将完整岩　人工破　，按照粒　大小分成５～１０，１０～ｌ５，　１　５～２０，２（）～２５，２５～３０，３０～３５和Ｉ　３５～４０　ｌｌｌ／］１一ｔｚ种　级别ｊ考虑到顶板岩　垮落　的块度级配近似满足　　ＩＪｉ态分布，　此将７种粒径的破碎　ｉｉ　ｉ‘们－按照质　分数　５％，ｌ０％，２０　，３（）　，２０ｃ／￣，ｌ０　，５　进行组合　、　制完成的做件　Ｈ＇ｉ试样粒径级　近似满足止态分布，　女¨图３所爪　某种级川　径岩石所占比例　ｊ粒径的关系为　，，１＝４．８８５＋　：　Ｉ＿　一　ｆ　１）　ｌ０．７６ｌ　竹／２　Ｉｆ１＇１为　种　径　所占比例，％；Ｄ为某种级）ｊｆＪ　粒　岩石的最小粒径值，ｎｉｌ１｜。　学　报　２０Ｉ　８　第４３卷　蘸　导　圭　导　耳　鱼　军　意　：寻　圭　３破碎　石级　没　Ｆｉｇ．３　（；ｒａｄａｔｉｔ＇Ｉ１　ｄｅｓｉｇｎ【ｌｆ　ｌ】…ｋｒＩ１…【‘ｋ　考虑到试验舱直径为４０　Ｃｌｌｌ、　度为６８（１１１１，并儿　需为加载压头预留Ｊ＿一定的活动＿　ＩＪ，破碎　试样的　实际装样高度为６５５　Ｉ／ｌｌｌｌ，总质埘为１　１０　ｋｇ，破碎岩　初始碎胀系数人＝１．９０１，审隙　，　０．９０Ｉ　装　的破碎岩石试样如　４所示：　４装　好的破碎　Ｉ　ｌ　”ｉｇ　４　Ａｓｓｅ￣，ｄ，ｌｅｄ　ｔ，１‘Ｉｌ　『ｌ…‘’ｋ　采空区　落　仃承受的压　卜‘　米门』　缀７ｑ－）　的压力，力的大小卜ｊ断裂岩层的Ｉ＿度　接州Ｚ－，随行　断裂岩层高　的增大　增大　顶板　ｉ欠来　之ｎ１Ｊ　的时问段内，作川在Ｉ＝ｆ落岩石　ｌｌＪ　近似为小　变，　上覆断裂７　层的一承应力』＾小卡ＩｉＩｌｌｄ；住顶板术　压时，作用　¨落岩石卜的压力会迅述增』Ｊ【Ｉ，增垲约　等于此次来　过氍中　役岩层新断裂　的白重心　。因而冒落　住采空区内的受　状态／ｆ　足线　增ＪＪｕ的，而赴‘　脱阶梯状增大的趋势，　此任破碎　承压变形试验　｛１，没汁采用梯形分级』Ｊｆ１栽的方式　各级轴…载倚分别为１Ｏ０，２００，３００，４００，５００　ｋＮ，　加载梯度为ｌ（）（】ｋＮ，町反映采－　垮落的破碎　在４　ＭＰａ　Ｊ　，，Ｊ以内的变形特　试验　［　川：始之　前对破碎岩　施ＪＪＩ　ｌ２０　ｋＮ的预Ｊ『｛ｉ　，　ｆ泼昨　石变形　稳定后（约ｌ５　ｌｌｌｉｌ１），采　０．５　ｋＮ／ｓ的』ＪＩ１裁速率将轴　向载荷增至一级裁荷１Ｏ０　ｋＮ，３Ｆ＿￣ｉｆ！持１００　ｋＮ轴　戕　荷４　ｈ，而后采』ｆＪ　０．５　ｋ　／ｓ的』Ｊｌｌ找速率将轴向载倚增　至二级载荷２００　ｋＮ，许维持２００　ｋＮ轴　载简４　ｈ，　次逐级增加轴向载简直至试验　战　蛰指出的是，　住实际工作　开采过程巾，考虑』　ｑ期米　步距干¨＿Ｌｆ１：　第４期　张俊文等：大粒径破碎岩石承压变形特性　１００３　面推进速度的关系，采空区冒落矸石的变形往往未达　到所受维持恒力的稳定状态，便会因为顶板的来压导　为９０．０６　ｍｉｌｌ，相应的轴向应变最终值为１３７．５×１０～；　致作用在冒落矸石上的压力的ｓ￣ＤＩ１，因此，在进行每　级加载维持恒力时间设计时，并未刻意追求待破碎岩　石变形状态稳定后再进行下一级的加载；此外，由于　此试验开始便不可中断，在时间设定上还考虑了试验　系统连续运转稳定性和实验员需长时不间断看护的　问题，最后将每一级的加载维持时间确定在４　ｈ。　试验过程中，通过试验系统的位移应力双控伺服　加载系统对破碎岩石试样承压变形过程中的压力和　变形进行实时监测和记录。　残余碎胀系数和空隙率呈现逐渐减小的趋势，破碎岩　石残余碎胀系数由１．９０１降为１．６３９，空隙率由　０．９０１变为０．６３９；试验过程中，加载阶段较恒载阶段　破碎岩石轴向变形更为明显，占全部变形的７６．７％。　轴向载荷与时间的关系曲线、轴向变形与时间的　关系曲线如图５所示，残余碎胀系数一时问、空隙率一　时间曲线如图６所示。加载过程自然状态破碎岩石　参数变化情况见表１。　破碎岩石试样初始碎胀系数为　Ｋ：Ｖ　／Ｖｏ　（２）　式中，　为完整岩块的体积；Ｖ．为完整岩块破碎后自　然堆积状态下的体积。　破碎岩石试样初始空隙率为　Ｐ＝（　一　）／　＝Ｋ一１　（３）　图５破碎岩石载荷、变形一时间曲线　破碎岩石试样承压变形后的残余高度为　ｈ１：ｈ０一Ｍ　（４）　Ｆｉｇ．５　Ｌｏａｄ—ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ—ｔｉｍｅ　ＣＨＩＶＥＳ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　式中，ｈ。为破碎岩石试样的实际装样高度，ｍｍ；“为　破碎岩石试样承压后的变形量，等于试验系统加载压　头位移值，ｍｍ。　破碎岩石试样承压变形后的残余碎胀系数为　Ｋ１＝ｈｉ５／ｖｏ　４，ｄ＝４００　ｍｉｌｌ。　　，（５）　拦　鐾　褥　鳇　式中，ｓ为试验系统试验舱的有效底面积，Ｓ：　／　２试验结果及分析　２．１碎胀及变形特征　图６破碎岩石残余碎胀系数、空隙率一时间曲线　Ｆｉｇ．６　Ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｂｕｌｋｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒ—ｔｉｍｅ　ｃｕｒｖｅ　ａｎｄ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ—ｔｉｍｅ　随着轴向载荷的增加，破碎岩石轴向变形呈现逐　渐增大的趋势，５００　ｋＮ恒载结束时轴向变形最终值　表１破碎岩石试验过程中参数变化统计　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　Ｔａｂｌｅ　１　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　１ｏｏ４　煤　炭　学　报　２０１８年第４３卷　为了更直观地展现恒载阶段自然状态破碎岩石　轴向变形的变化特征，将恒载情况下的轴向应变随时　Ｍ　¨ｍ∞吣　∞　间的变化情况做曲线。恒载初期轴向应变增长较快，　而后增长趋势逐渐变缓，恒载末期轴向应变趋于平　稳。恒载情况下的应变一时间典型曲线如图７所示。　时ｆ￣ｉ］／ｍｉｎ　（ｂ）恒载４００ｋＮ　图７破碎岩石恒载阶段应变一时间曲线　Ｆｉｇ．７　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ—ｔｉｍｅ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｌｏａｄ　恒载载荷为２００　ｋＮ情况下，破碎岩石试样的应　变与时间的关系为　＝５４．５５＋１．０３６１ｎ（ｔ＋２１０．８２）．Ｒ＝０．９９４　（６）　式中，　为破碎岩石试样的应变，１０一；ｔ为时间，Ｓ。　恒载载荷为４００　ｋＮ情况下，破碎岩石试样的应　变与时间的关系为　＝１０７．５６＋０．５７９１ｎ（ｔ一２．１１５），Ｒ＝０．９４８　（７）　将自然状态破碎岩石轴向载荷加载阶段和恒载　阶段应变差分别作曲线如图８所示。　加载阶段：在加载阶段初期，轴向应变差值随着　载荷的增大呈现减小的趋势，且试验过程中试验盒中　无明显岩石破裂的声音，表明在该载荷加载阶段破碎　岩石未出现明显破裂，轴向应变增大主要是由破碎岩　石中较大颗粒位置调整及小颗粒滑动填充空隙引起　的；经过初期加载之后，载荷作用后的破碎岩石形成　一个较稳定的支撑结构，在轴向载荷由３００　ｋＮ加载　至４００　ｋＮ过程中，轴向应变差值达到最小值１４．０６×　１０～；在轴向载荷由４００　ｋＮ加载至５００　ｋＮ过程中，　轴向应变差值出现反弹增大趋势，且试验过程中试验　（ａ）加载阶段　图８破碎岩石加载阶段和恒载阶段应变差变化曲线　Ｆｉｇ．８　Ｓｔｒａｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｉｎ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｓｔａｇｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｌｏａｄ　ｓｔａｇｅ　盒中有明显岩石破裂的声音，表明在该载荷加载阶段　破碎岩石出现集中破坏现象，轴向应变增大的原因除　了破碎岩石中颗粒位置调整及小颗粒滑动填充空隙，　还包括破碎岩石压碎产生的小颗粒滑入岩块空隙。　恒载阶段：在恒载阶段初期，轴向应变差值随着　恒定载荷的增大呈现增大的趋势，在恒定载荷为　３００　ｋＮ过程中，轴向应变差值达到最大值７．９４×　１０一；在恒定载荷为４００　ｋＮ和５００　ｋＮ过程中，随着　恒定载荷的增大，轴向应变差值反而逐渐减小，这也　从另一个角度说明，轴向载荷较小时，轴向应变增大　主要是由破碎岩石中颗粒位置调整及小颗粒滑动填　充空隙引起的，轴向载荷较大时，轴向变形增大的原　因还包括破碎岩石压碎产生的小颗粒滑入空隙中。　但由于前期的加载形成的破碎岩石试样的累积变形　已经较大，空隙率显著降低，抵抗变形的能力大大增　强，因此在恒载阶段后期应变差出现下降现象。　２．２粒径变化特征　对破碎岩石试验后的粒径重新进行筛分和称量，　试验前后不同粒径破碎岩石质量变化见表２，破碎岩　石中不同粒径所占比例变化情况如图９（ａ）所示。破　碎岩石试验前后级配变化曲线如图９（ｂ）所示。　试验后，粒径＜１５　ｈｉｍ的破碎岩石含量均有不同　程度的增加，合计增加１８．４４　ｋｇ；粒径１５～２０　ｍｉｎ的　破碎岩石含量基本不变，可作为破碎岩石试样承压变　形过程中的稳定粒径，但是试验前后此粒径范围内的　破碎岩石肯定不是绝对不发生变化的，而是一个动态　平衡的过程，即破碎的部分与新形成的部分基本相　第４期　张俊文等：大粒径破碎岩石承压变形特性　１００５　表２破试验前后不同粒径破碎岩石质量变化统计　Ｔａｂｌｅ　２　Ｍａｓｓ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｉｚｅ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　粒径／ｍｍ　０～５　５～１０　１０～１５　１５～２０　２０～２５　２５～３０　３０～３５　３５～４０　ｍ／ｋｇ　０　５．５　１１　２２　３３　２２　１１　５．５　ｎ／ｋｇ　５．８６　９．７５　１９．３３　２２．１６　２５．９１　１４．７４　９．８７　２．３７　注：ｍ为试验前，破碎岩石试样中该粒径岩石的质量；ｎ为试验　后，破碎岩石试样中该粒径岩石的质量。　誊　貊　图９破碎岩石试验前后粒径和级配变化曲线　Ｆｉｇ．９　Ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒａｄｕａｔｉｏｎ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　等，重新筛分后该粒径范围内的破碎岩石具有明显的　新的断裂摩擦痕迹即是很好的证明；粒径＞２０　ｍｍ的破　碎岩石含量则均有不同程度的减小，合计减小　ｌ８．６４　，与粒径＜１５　ｍｍ的破碎岩石增加量１８．４４　ｋｇ　基本相等，为破碎岩石试样总质量的１６．７６％。　２．３破碎岩石变形机制　在破碎岩石承压变形试验过程中，沿试验舱内壁　将产生向上的较大摩擦力　Ｊ，同时在破碎岩石传递　力的过程中会消耗减弱，这使试验舱底部破碎岩石承　受的压应力比加载在破碎岩石体上表面的载荷要小。　考虑到试验舱直径为４００　ｍｍ，装样高度初始值为　６５５　ｍｍ，因此试验舱属于窄而高的容器。设ｈ为试　验舱中破碎岩石的高度，Ａ为试验舱的横截面积，　为截面周长。破碎岩体的侧壁和底部的压应力分布　如图１０所示　。　侧压应力［２０－２１　３为　Ｊ，　１　、　ｂ＝哗ｆ　１一　１　ｌ　（８）　奄Ｊ　一、Ｉ　ｌ　１．　１　——　口　醒　麈　（，，　‘●　．▲１　．　Ｉ．Ｊ　Ｉ　４　●　　Ｉ、Ｌ、～　一—，图１０破碎岩体侧壁和底部的压应力分布　Ｆｉｇ．１０　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｄｅ　ｗａｌｌ　ａｎｄ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　式中，０ｒｂ为破碎岩石对侧壁的压应力；ｐ为破碎岩体　密度；ｇ为重力加速度；　为破碎岩石与侧壁的摩擦　因数；ｎ　为侧压应力与平均垂直压应力的比值，ｎ　；ｏｒ　。为平均垂直压应力。　ｃｎ　垂直压力　为　ｒ，　１＋　＋２瓣（一２　）］　（９）　式中，　。为破碎岩体内摩擦因数，／ｘ。＝ｔａｎ　；　为近试　验舱壁处极坐标应力图主轴偏转角；ｂ为试验舱的半　径；　为垂直压应力值计算点距试验舱中心的距离。　假定破碎岩石试样中颗粒　与其他颗粒间有ｎ　个接触，施加载荷后，第ｉ个接触对应的作用力、接触　面积分别为Ｐ　，８　（ｉ＝１，２，…，凡）。取颗粒　的某一接　触面Ａ作为研究对象，假定有ｍ个接触，必定有ｍ　≤　，如图１１所示，则接触面Ａ上的正应力ｏｒ　，剪应　力　分别为　＝∑　＝∑　ｃｏｓ　（１０）　ｒ　＝∑ｒ　＝∑　ｓｉｎ　（１１）　式中，　为接触面法线与作用力的交角。　总正应力方向总体上对该颗粒形成压应力，在一　般情况下，其值要小于破碎岩石颗粒的破损强度　，　因而不会产生颗粒问的挤压破碎。但是，在破碎岩石　颗粒一些棱角或边缘接触的局部软弱界面上，其破损　强度　常小于对应的接触挤压应力ｏｒｉ　，其中有Ｋ　个颗粒软弱界面将因受挤压而破碎、细化，即　≥　（ｋ＝１，２，…，Ｋ）　（１２）　１００６　煤　炭　学　报　２０１８年第４３卷　破碎岩石的承压变形试验主要分为两个阶段：瞬　时压缩变形阶段和长期压缩变形阶段。　（１）瞬时压缩变形阶段：随着载荷的增加，破碎　岩石逐渐变密实，其特征是变形显著，加载阶段轴向　变形占到了破碎岩石试样全部变形的７６．７％，时问　较短，载荷停止增加，变形也基本停止。此阶段破碎　岩石颗粒问以脆性接触为主，主要表现为颗粒的分解　图１　１　颗粒　与其他颗粒的某一接触面Ａ上的一个　接触作用示意　细化、滑移填充和结构调整，也伴有破碎岩石棱角的　破碎，这一现象随着载荷的增加愈发显著，但细化颗　Ｆｉｇ．１　１　Ａｃｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｗｏ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ　ｔｏ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｊ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　在宏观上，破碎岩石的棱角和软弱界面将产生因　压碎而引起的变形，其总量　为　Ｋ　。＝∑Ｊ（　一　）ｄ　（１３）　式中，∈　为压缩柔量，等于应变与挤压应力之比。　此外，由式（１１），剪应力在颗粒破损表面上形成　切向应力　，由于接触面积很小，故可将该切应力近　似为均匀分布，则第　个接触面上的切应力对颗粒．　重心的力矩　为　Ｔｋ＝７＂ｋ　（１４）　式中，　为接触面距颗粒重心的力矩半径。　通过颗粒重心某一局部坐标（　一　平面）的所有　剪应力力矩矢量之和为　Ｋ　＝∑　＝∑　ｓｉｎ　（１５）　ｋ＝１　ｋ＝ｌ　＝∑　叩　＝∑Ｐｋｓｉｎ　叼　（１６）　式中，　，叼　为局部坐标投影系数，分别等于剪应力在　平面　和叼上的投影值与原始值的比值。　两个力矩一般不为０，因而挤压破碎的颗粒在力　矩作用下，产生细微的转动或滑移，总是向着能够移　动的薄弱空间移动，进而起到填充空隙的作用。其应　变　，为　Ｋ　：＝∑Ｊ　（　”＋叼　ａｏ；”）　（１７）　式中，０　，０　为剪切柔量，等于应变与剪切应力之比。　则破碎岩石承压变形中的塑性应变　为　Ｋ　＝ｓ　＋ｓ：＝∑Ｉ（（，　一　ｋ）ｄ　＋　＝ｌ　Ｋ　∑ｆ　（　ｄ　＋叩　ｄＯ；　）　（１８）　单从应变值的数量级可以看出，　＞　，因此由滑　移填充空隙引起的破碎岩石变形要大于破碎岩石软　弱界面被压碎引起的变形，也就是说，颗粒细化填充　空隙是破碎岩石承压产生变形的主要原因　。　粒对空隙的填充不太充分，变形也仅停留在一个相对　稳定的状态。　（２）长期压缩变形阶段：载荷处于一个恒定状　态，对破碎岩石冲击式的碾压虽然结束，但由于颗粒　间应力的重新分布同样会导致颗粒棱角或软弱颗粒　的破碎和细化，颗粒滑移、排列得到进一步调整，在宏　观上表现为缓慢变形。　３　结　论　（１）研制了大尺寸破碎岩石承压变形试验系统　由主体承载支架、试验舱、承压水仓、储能罐、水压水　量双控伺服系统和位移应力双控伺服系统组成，具有　模拟空间大、可视度优、密封性好、加载方式多样、数　据精度高等特点。　（２）随轴向载荷增加，破碎顶板砂岩轴向变形逐　渐增大，残余碎胀系数和空隙率逐渐减小，加载较恒　载阶段尤为明显；恒载初期轴向应变增长较快，而后　逐渐变缓并趋于平稳，应变～时问之间呈现对数关　系；加载阶段，随载荷增大，破碎岩石试样轴向应变差　值呈现先减小后增大，恒载阶段，随载荷增大，破碎顶　板砂岩试样轴向应变差值则呈现先增大后减小。　（３）破碎顶板砂岩承压后的变形分为瞬时压缩　变形和长期压缩变形两个阶段，主要由颗粒位置调　整、原始或新生小颗粒滑动填充空隙引起的；破碎顶　板砂岩试样以粒径１５～２０　ｍｉｉｉ为承压变形过程中粒　径变化的稳定点，试验后，粒径＜１５　Ｉｌｌｍ的含量均有　增加，粒径＞２０　ｍｍ的含量则均有减小，为破碎顶板　砂岩试样总质量的１６．７６％。　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　［１］缪协兴，茅献彪，胡光伟，等．岩石（煤）的碎胀与压实特性研究　［Ｊ］．实验力学，１９９７，１２（３）：３９４—４００．　ＭＩＡＯ　Ｘｉｅｘｉｎｇ，ＭＡＯ　Ｘｉａｎｂｉａｏ，ＨＵ　Ｇｕａｎｇｗｅｉ，ｅｌ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＯＩ１　ｂｒｏｋｅｎ　ｅｘｐａｎｄ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓ　ｓｏｌｉｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｏｃｋｓ　ａｎｄ　ｃ　ｏａｌｓ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，１９９７，１２（３）：３９４—４００．　［２］马占国，郭广礼，陈荣华，等．饱和破碎岩石压实变形特性的试　验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（７）：１　１３９—１　１４４．　第４期　张俊文等：大粒径破碎岩石承压变形特性　１００７　ＭＡ　Ｚｂａｎｇｕｏ，ＧＵＯ　Ｇｎａｎｇｌｉ，ＣＨＥＮ　Ｒｏｎｇｈｕａ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ—ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｏｖｅｒ—ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ［Ｊ］．　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２４（７）：　ｌ１３９一ｌ１４４．　［３］　马占国，缪协兴，李兴华，等．破碎页岩渗透特性［Ｊ］．采矿与安　全工程学报，２００７，２４（３）：２６０－２６４．　ＭＡ　Ｚｈａｎｇｕｏ，ＭＩＡＯ　Ｘｉｅｘｉｎｇ，ＬＩ　Ｘｉｎｇｈｕａ，ｅｔ　ａ１．Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂｒｏ－　ｋｅｎ　ｓｈａｌｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，　２４（３）：２６０—２６４．　［４］　马占国，缪协兴，陈占清，等．破碎煤体渗透特性的实验研究　［Ｊ］．岩土力学，２００９，３０（４）：９８５—９８８．　ＭＡ　Ｚｈａｎｇｕｏ，ＭＩＡＯ　Ｘｉｅｘｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｚｈａｎｑｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｃｏａｌ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，　２００９，３０（４）：９８５—９８８．　［５］　万奎．采场底板断层活化及突水力学机理研究［Ｄ］．徐州：中　国矿业大学，２００９．　ＢＵ　Ｗａｎｋｕｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｆａｕｌｔ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｒｕｓｈ　ｆｒｏｍ　ｆａｕｌｔｓ　ｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ｌｆｏｏｒ［Ｄ］．Ｘｕｚｈｏｕ：Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉ－　ｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９．　［６］杜春志，刘卫群，贺耀龙，等．破碎岩体压实渗透非稳态规律的　试验研究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２００４，２１（１）：１０９—１１１．　ＤＵ　Ｃｈｕｎｚｈｉ，ＬＩＵ　Ｗｅｉｑｕｎ，ＨＥ　Ｙａｏｌｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｎｏｎ—ｓｔｅａｄｙ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏｍｐａｃｔｅｄ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，２１（１）：１０９—１１１．　［７］　陈占清，李顺才，茅献彪，等．饱和含水石灰岩散体蠕变过程中　孔隙度变化规律的实验研究［Ｊ］．煤炭学报，２００６，３１（１）：２６—　３０．　ＣＨＥＮ　Ｚｈａｎｑｉｎｇ，ＬＩ　Ｓｈｕｎｃａｉ，ＭＡＯ　Ｘｉａｎｂｉａｏ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ—ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｇｒａｎｕｌａｒ　ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｉｔｓ　ｃｒｅｅｐ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００６，３１（１）：２６－３０．　［８］　马占国，兰天，潘银光，等．饱和破碎泥岩蠕变过程中孔隙变化　规律的试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９，２８（７）：１４４７－　１４５４．　ＭＡ　Ｚｈａｎｇｕｏ，ＬＡＮ　Ｔｉａｎ，ＰＡＮ　Ｙｉｎｇｕａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｌａｗ　ｏｆ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｂｒｏｋｅｎ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｒｅｅｐ　ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２００９，２８（７）：１４４７－１４５４．　［９］　张振南，缪协兴，葛修润．松散岩块压实破碎规律的实验研究　［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（３）：４５１－４５５．　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｅｎｎａｎ，ＭＩＡＯ　Ｘｉｅｘｉｎｇ，ＧＥ　Ｘｉｕｒｕｎ．Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｔｕｄｙ　０ｎ　ｃｏｒｎ—　ｐａｃｔｉｏｎ　ｂｒｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｌｏｏｓｅ　ｒｏｃｋ　ｂｌｏｃｋｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２４（３）：４５１—４５５．　［１Ｏ］苏承东，顾明，唐旭，等．煤层顶板破碎岩石压实特征的试验研　究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１２，３１（１）：１８－２６．　ＳＵ　Ｃｈｅｎｇｄｏｎｇ，ＧＵ　Ｍｉｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｘｕ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｒｕｓｈｅｄ　ｓｔｏｎｅｓ　ｆｒｏｍ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｒｏｏｆ　［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，　３１（１）：１８－２６．　［１１］陈晓祥，苏承东，唐旭，等．饱水对煤层顶板碎石压实特征影响　的试验研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１４，３３（ｓ１）：３３１８—　３３２６．　ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏｘｉａｎｇ，ＳＵ　Ｃｈｅｎｇｄｏｎｇ，ＴＡＮＧ　Ｘｕ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｗａｔｅｒ—ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｓｔａｔｅ　ｏｎ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｃｒｕｓｈｅｄ　ｓｔｏｎｅ　ｆｒｏｍ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｒｏｏｆｆ　Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，３３（Ｓ１）：３３１８—３３２６．　［１２］　樊秀娟，茅献彪．破碎砂岩承压变形时间相关性试验［Ｊ］．采矿　与安全工程学报，２００７，２４（３）：２６０－２６４．　ＦＡＮ　Ｘｉｕｊｕａｎ，ＭＡＯ　Ｘｉａｎｂｉａｏ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｉｍｅ—ｄｅｐｅｎｄ—　ｅｎｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒｏｋｅｎ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，２４（４）：４８６—４８９．　［１３］冯梅梅，吴疆宇，陈占清，等．连续级配饱和破碎岩石压实特性　试验研究［Ｊ］．煤炭学报，２０１６，４１（９）：２１９５—２２０２．　ＦＥＮＧ　Ｍｅｉｍｅｉ，ＷＵ　Ｊｉａｎｇｙｕ，ＣＨＥＮ　Ｚｈａｎｑｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｂｒｏｋｅｎ　ｒｏｃｋ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｒａ—　ｄａｌｔｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１６，４１（９）：２１９５—　２２０２．　［１４］张季如，祝杰，黄文竞．侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及　其分形描述［Ｊ］．岩土工程学报，２００８，３０（６）：７８３—７８９．　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｍ，ＺＨＵ　Ｊｉｅ，ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｎｊｉｎｇ．Ｃｒｕｓｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｒａｅｔａｌ　ｂｅ—　ｈａｖｉｏｒｓ　ｏｆ　ｑｕａｒｔｚ　ｓａｎｄ－ｇｒａｖｅｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，３０（６）：　７８３－７８９．　［１５］张季如，张弼文，胡泳，等．粒状岩土材料颗粒破碎演化规律的　模型预测研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１６，３５（９）：１８９８—　１９０５．　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｍ，ＺＨＡＮＧ　Ｂｉｗｅｎ，ＨＵ　Ｙｏｎｇ，ｅｔ　ａ１　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｔｔｉ－　ｃｌｅ　ｂｒｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｇｒａｎｕｌａｒ　ｇｅｏｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，３５（９）：１８９８—１９０５．　［１６］郁邦永，陈占清，吴疆宇，等．饱和级配破碎泥岩压实与粒度分　布分形特征试验研究［Ｊ］．岩土力学，２０１６，３７（７）：１８８７—１８９４．　ＹＵ　Ｂａｎｇｙｏｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｚｈａｎｑｉｎｇ，ＷＵ　Ｊｉａｎｇｙｕ，ｅｔ　ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｌａ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｃｒｕｓｈｅｄ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｇｒａｄａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１６，３７（７）：１８８７—１８９４．　［１７］张超，展旭财，杨春和．粗粒料强度及变形特性的细观模拟　［Ｊ］．岩土力学，２０１３，３４（７）：２０７７—２０８３．　ＺＨＡＮＧ　Ｃｈａｏ，ＺＨＡＮ　Ｘｕｃａｉ，Ｙａｎｇ　Ｃｈｕｎｈｅ．Ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏａｒｓｅ　ｇｒａｉｎｅｄ　ｍａｔｅｒｉ－　ａｌｓ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１３，３４（７）：２０７７—２０８３．　［１８］南京水利科学研究院．ＳＬ２３７—１９９９土工试验规程［ｓ］．北京：　水利水电出版社，１９９９．　［１９］　ＢＩＳＨＯＰ　Ｗ　Ａ，ＨＥＮＫＥＬ　Ｄ　Ｊ．Ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｉｌｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ｔｅｓｔ［Ｒ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｅｄｗａｒｄ　Ａｒｎｏｌｄ　Ｌｔｄ．，１９６２．　［２Ｏ］　黄松元．散体力学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９３．　［２１］　王海龙．厚松散层薄基岩采动涌水溃砂致灾基础试验研究　［Ｄ］．青岛：山东科技大学，２０１６．　ＷＡＮＧ　Ｈａｉｌｏｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓａｎｄ　ｉｎ－　ｒｕｓｈ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍｉｎｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｉｎ　ｂｅｄｒｏｃｋ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋ　ｕｎｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ，２０１６．　［２２］　梁军，刘汉龙，高玉峰．堆石蠕变机理分析与颗粒破碎特性研究　［Ｊ］．岩土力学，２００３，２４（３）：４７９－４８３．　ＬＩＡＮＧ　Ｊｕｎ，ＬＩＵ　Ｈａｎｌｏｎｇ，ＧＡＯ　Ｙｕｆｅｎｇ．Ｃｒｅｅｐ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｂｒｅａｋａｇｅ　ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　ｒｏｃｋｆｉｌｌ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００３，　２４（３）：４７９—４８３．