单轴压缩条件下煤体宏-微观损伤破坏特征研究

作者

张琪李祥春 LIBiao 聂百胜张良刘艺周昌勇杨刚
单位

中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 Department of Building,Civil and Environmental Engineering,Concordia University 重庆大学资源与安全学院煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院中国矿业大学（北京）深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室
摘要

煤体的宏观损伤破坏本质上是由其微观组分和微缺陷结构的力学行为决定的，通过单轴压缩试验和颗粒流数值计算对煤体宏观-微观损伤破坏特征进行分析，同时，基于Weibull概率分布函数建立了描述煤体宏微观损伤的本构方程。研究结果表明：在单轴压缩过程中，受加载煤体内部微裂隙结构单元起裂、扩展和演化影响，形成了AE信号的偶发、发展和高峰阶段；煤体进入屈服阶段后，内部损伤速率加快，导致AE累计事件方差和自相关系数增加，这些指标可以预测未来加载过程中煤体的损伤破坏进程；外部载荷作用导致内部微裂隙结构单元不断扩展和演化，并表现出明显的宏观损伤破坏特征；通过类比煤与瓦斯突出过程，提出了受载煤体准备、启动、发展和停止阶段损伤破坏过程。
关键词

单轴压缩受载煤体宏微观尺度损伤破坏数值模拟
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(52274245)；北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金项目(KFJJ22-15M)；
文章目录

1 试验设备和方案
1.1 煤样制备
1.2 试验设备和方案
2 试验结果和分析
2.1 受载煤体全应力-应变曲线
2.2 受载煤体阶段性声发射响应特征
2.3 受载煤体宏观损伤破坏敏感性分析
3 受载煤体宏-微观损伤本构方程研究
4 受载煤体宏-微观损伤力学数值模拟研究
4.1 受载煤体宏-微观颗粒流数值模型构建
4.2 受载煤体宏-微观裂纹扩展热点分布特征
4.3 宏-微观尺度受载煤体损伤破坏机制探讨
5 结论
引用格式

[1]张琪,李祥春,LI Biao,等.单轴压缩条件下煤体宏-微观损伤破坏特征研究[J].采矿与安全工程学报,2024,41(06):1241-1253.