孔隙率对煤样力学性质及变形破坏特征的影响机制
李建忠1
魏炯2
原贵阳2
石垚2
1.煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,北京 1000832.煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013
摘要：为揭示孔隙对煤样力学性质及变形破坏特征的影响,采用UDEC-Trigon开展了不同孔隙率煤样单轴压缩数值模拟试验,分析了不同孔隙率煤样的力学性质和变形破坏特征,研究了孔隙对其宏观变形破坏、微裂隙及声发射演化的影响,阐明了孔隙尖端拉应力集中驱动尖端裂隙产生扩展并贯通导致煤样力学性质及变形破坏变化的影响机制,探讨了孔隙特征对其宏微观力学表现的影响.研究结果表明:(1)随孔隙率的增大,煤样UCS和残余强度呈指数规律递减,弹性模量和变形模量逐渐减小,但泊松比逐渐增大;(2)孔隙影响下煤样内部微观张拉裂隙更易起裂、扩展,随孔隙率的增大,煤样失稳由拉剪脆性破坏向张拉延性破坏转变;(3)孔隙影响下煤样声发射信号由突然急剧增加向缓慢增加演化转变;(4)孔隙尖端拉应力驱动微观张拉裂隙产生并扩展延伸,孔隙率越高拉应力分布范围越广、量值越大,微观裂隙大量起裂扩展并更易贯通,宏观裂纹分布范围越广、数量越多;(5)煤样内部拉应力分布及演化受孔隙结构特征影响显著,影响孔隙尖端微裂隙产生、扩展及贯通,导致煤样力学性质和变形破坏特征产生明显变化.研究成果可为煤矿巷道钻孔卸压防治冲击地压提供参考.
关键词：孔隙率数值模拟力学性质微裂隙拉应力
分类号：TD32(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52304090)中煤科工开采研究院有限公司面上资助项目(KCYJY-2023-MS-01)中煤科工开采研究院有限公司青年基金资助项目(KCYJY-2023-QN-04)
论文发表日期：2024-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 63-76 )
英文信息