基于新型加卸载本构模型底板损伤规律研究

作者

李浩白海波武建军马占国孟庆彬马凯武光明杜亚波
单位

中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室山西中煤华晋能源有限责任公司中国矿业大学资源与环境学院
摘要

应力路径对底板岩石力学性能有重大影响,而隔水层的力学特性是其厚度的决定性因素之一。本文认为岩石材料是一种能量非均匀耗散结构,以此为基础建立了修正平行杆模型,将宏、细观损伤变量和损伤演化方程相互联系,体现了循环加卸载过程中岩石的"非线性"、"随机性"和"刚度退化"特性。结合Drucker-Prager屈服准则,建立了一种新型循环加卸载本构模型。根据不连沟矿工程实际建立数值计算模型,通过UMAT二次开发,计算采矿过程中底板的损伤响应。结果表明,工作面煤壁下的底板损伤深度随顶板悬露面积的增加而增加,随顶板垮落而减小。而采空区内形成张拉裂隙,并释放应力波,导致底板损伤深度二次加深。上述因素使得损伤深度以Logistic函数形式波动增长,最终不超过18.5 m的概率超过90%。
关键词

循环加卸载模型底板损伤规律修正平行杆系统数值模拟注水实验
基金项目(Foundation)

江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYLX16_0537)；国家自然科学基金重点项目(51323004)；
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