煤巖破壞過程的細觀力學損傷演化機制

王云飛,黃正均,崔 芳

(1.河南理工大學土木工程學院,河南焦作 454000;2.北京科技大學土木與環境工程學院,北京 100083)

煤巖破壞過程的細觀力學損傷演化機制

王云飛1,黃正均2,崔 芳1

(1.河南理工大學土木工程學院,河南焦作 454000;2.北京科技大學土木與環境工程學院,北京 100083)

為了有效監測煤巖巷道圍巖的損傷穩定程度,以漳村礦煤巖為例開展了煤巖損傷破壞特性的研究,首先對該礦煤巖進行單軸壓縮試驗測得其力學參數,然后通過顆粒流軟件獲得其細觀力學參數進行了不同圍壓下煤巖試驗。分析了煤巖破壞過程的聲發射和應變能變化規律,并從煤巖損傷萌生、成核、擴展和貫通的過程研究了損傷演化機制,獲得以下結論:最大聲發射強度與峰值應力并不同時出現,具有一定滯后性,低圍壓范圍滯后效應隨圍壓變化敏感,高圍壓范圍圍壓對其影響減弱;隨著圍壓增加在最大聲發射前會出現明顯的平靜期,并指出平靜期的出現是由煤巖內部嚴重損傷區的產生和損傷愈合吸收應變能所致;將煤巖損傷破壞過程分為微損傷彌散分布、損傷局部集中發展成核、裂紋穩步擴展形成局部裂隙、局部裂隙貫通煤巖失穩4個階段,指出圍壓對各個階段的影響異同。

煤巖;圍壓;聲發射;損傷演化;顆粒流;應變能

在外力作用或開采擾動巖體內部應力重分布的過程中,煤巖會發生變形甚至破壞,并局部伴隨有應變能的快速釋放而產生彈性波的現象,稱為聲發射AE(acoustic emission)?！?br>