采空区破碎岩石承压变形及分形特征研究

梁彦波¹，江宁¹，赵金海¹，张雷雷²，陈军涛^1,3

1. 山东科技大学矿业与安全工程学院2. 山东省地矿工程集团有限公司3. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

摘 要：为了研究采空区破碎岩石的承压变形及分形特征,利用自主研制的大尺寸破碎岩石变形-渗流试验系统分别对不同岩性、不同轴向应力和不同粒径级配条件下的采空区破碎岩石进行了承压变形试验。试验结果表明:破碎岩石压实后,大粒径岩块质量减少,小粒径岩块的质量增多,处于中间粒径区间的岩块质量变化趋于稳定,岩块整体体积逐渐减小;岩石的强度与岩石压缩后分形维数呈负相关关系,岩石强度越低,抗变形能力越差,压实后分形维数越大;随着轴向应力的增大,大粒径岩块质量减少速度趋于缓慢,分形维数不断增大,分形维数的增长速度逐渐减小,最后趋向于0;破碎岩石试样中的大尺寸岩块含量越多,压实后岩石试样的分形维数增量越大,岩石破碎程度较为剧烈。

关键词：破碎岩石;采空区;轴向应力;粒径级配;分形维数;