真三轴深部岩石力学试验系统研制与初步应用

摘要

随着煤炭开采深度逐渐增加，深部开采呈现高应力和高地温的特点.针对深部高应力、高地温条件下岩石力学特性及巷道破坏机理，研制了真三轴深部岩石力学试验系统.该系统采用的试件最大尺寸为100 mm×100 mm×100 mm, 3个方向最大可施加2 100 kN的力和150℃的高温，可模拟高地应力、高地温的复杂环境.针对真三轴试验系统加载难同步、易偏心、试样加热不均匀等缺陷，做了以下研发：设计了同源双作动器自动对中，实现了三向任意大小组合荷载的同步对中机械加载；通过加热封闭压力室形成热辐射来加热岩石试样.研发系统较好地解决了实时高温真三轴加载领域的2个技术难题.基于该系统初步开展了岩石加卸载力学特性试验和不同应力角度巷道破坏模拟试验，验证了该系统良好的试验精度和丰富的可拓展性.研发系统可为深部复杂条件下的岩石力学研究和地质灾害防治提供可靠的试验基础.

关键词

真三轴研发 / 高温高压耦合 / 各向异性主应力 / 深部开采 / 岩石力学

基金资助

国家自然科学基金项目(52225404,42321002,52394192); 新疆自治区重点研发计划项目(2024B03017)