黄冬梅，山东济宁人，博士，副教授，硕士生导师，山东科技大学安全学院教师。主要从事系统安全评价及安全管理、煤岩孔裂隙细观显微研究、矿山灾害事故预防与风险控制等方面的教学科研工作。主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东高校科技计划等纵横向课题10余项，作为主要人员参与国家自然科学基金、教育部博士点基金及山东省基金等20余项，主持省部级教改2项，参与各类教育质量工程项目10余项。主讲的《安全管理学》课程获山东省一流课程、国家安全优秀课例二等奖1项，智慧树杯课程思政示范案例一等奖1项，超星课程思政示范课程1项。近年来发表学术论文30余篇，其中SCI/EI等检索18篇，主编教材3部，专著2部。作为主要参与人获国家级教学成果二等奖1项、省部级教学成果奖3项，获煤炭工业科技进步奖1项、山东省高校科学技术奖1项等，获山东科技大学“巾帼建功”十大标兵、“我最难忘的恩师”、“我心目中的好老师”等荣誉称号，指导学生获全国大学生节能减排大赛国家三等奖2次、获批国家级、省级大学生创新创业训练项目等。

主要内容

利用颗粒流软件(PFC)建立不同裂隙倾角下单裂隙和含孔洞裂隙红砂岩试样的单轴压缩模型，分析在单轴压缩下裂隙倾角对岩样力学特征的影响规律，通过分析岩样力学行为和声发射特征，构建一种基于声发射特征的岩体损伤本构模型，并探究其损伤演化规律。

1.   节理红砂岩数值模型

1.1   颗粒流简介

1.2   红砂岩细观物理力学性质参数

表  1  PFC红砂岩模型细观物理力学参数

图  1  实验与模拟所得的应力—应变曲线及破坏模式对比

1.3   颗粒流模型构建及模拟工况

图  2  试样几何参数

表  2  模拟试验工况

2.    试验结果分析

2.1   力学特征分析

表  3  不同缺陷岩样模拟试验力学特征参数汇总

图  3  不同缺陷岩样的应力—应变曲线

2.2   破坏模式分析

图  4  单裂隙试样破裂模式

图  5  裂隙贯通孔洞试样破裂模式

图  6  裂隙未贯通孔洞试样破裂模式

2.3   岩体损伤声发射特征分析

图  7  单裂隙岩样应力—应变—声发射特征关系曲线

图  8  裂隙贯通孔洞岩样应力—应变—声发射特征关系曲线

图  9  裂隙未贯通孔洞岩样应力—应变—声发射特征关系曲线

3.   节理几何性质对岩体损伤演化特征的影响分析

3.1   基于声发射特征的岩体损伤模型

图  10  砂岩理论应力—应变曲线与模拟曲线对比

3.2   基于声发射特征的双节理岩体损伤演化规律

图  11  不同裂隙倾角岩样应变—损伤变量曲线

4.   结论

1) 单裂隙红砂岩岩样的峰值应力和弹性模量均随裂隙倾角α的增大而增大，而峰值应变表现出较大的离散性；含孔洞裂隙的岩样峰值应力和弹性模量随裂隙倾角的增大呈非线性变化。3种缺陷类型红砂岩岩样的峰值应力和弹性模量均在裂隙倾角α为0°时最小，在α为90°时最大。

2) 单裂隙的红砂岩岩样破坏多为预制裂隙尖端发育的翼裂纹贯通破坏；裂隙未贯通孔洞的岩样，除裂隙倾角α为90°的岩样外，其他裂隙倾角岩样的失稳破坏模式均沿倾角的延展方向贯通。

3) 裂隙未贯通孔洞的红砂岩岩样发生声发射信号的时间更早于其他2种类型岩样，更容易发生损伤破坏；单裂隙岩样产生明显声发射事件的应变范围随裂隙倾角的增大而减小；3种不同缺陷类型红砂岩岩样的声发射累计振铃计数均在裂隙倾角α为90°时最高，这与岩样的破坏模式相关。

4) 单裂隙红砂岩岩样的损伤平稳值分布在0.59~0.84内，裂隙贯通孔洞岩样分布在0.73~0.81内；裂隙未贯通孔洞岩样的损伤平稳值随裂隙倾角的增大呈先增大后减小的变化趋势，分布在0.62~0.88内。