浸水对煤体粘弹塑性力学行为的影响研究
陈铮
杨涛
任凤飞
张天姿
李泽
仲昊
易海洋
华北科技学院 矿山安全学院,北京 东燕郊 065201
摘要：针对矿井水长期侵蚀导致煤矿地下水库煤柱力学性能退化问题,本文采用单轴压缩、三轴压缩及分级蠕变试验方法,设置不同浸泡时长的多组煤样,系统分析浸水作用对煤体粘弹塑性力学特性的影响规律.结果表明:随浸泡时间延长,煤体弹性模量呈指数型衰减,8 周后降幅达 33.7％;粘聚力与内摩擦角分别下降 12.55％和 29.2％,水岩作用通过孔隙扩张、矿物反应及颗粒摩擦弱化等机制降低煤体强度;泊松比因煤体微观结构各向异性响应,未呈现明确衰减规律.蠕变试验中,浸水煤体瞬态应变与蠕变应变随浸泡时间增加而增大,长期强度较未浸泡试样下降 28.57％～42.85％,表明浸水作用减弱了煤体的力学性能.基于分数阶Burgers模型,引入损伤变量与有效应力修正项,构建了可表征描述煤岩蠕变全过程的蠕变本构模型,通过对试验数据的拟合验证了模型对蠕变全过程的准确性与适用性.研究成果为煤矿地下水库煤柱坝体的长期稳定性评价提供了理论支撑.
关键词：浸水煤体粘弹塑性特性蠕变损伤力学性能劣化分数阶蠕变模型
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：河北省在读研究生创新能力培养资助项目(CXZZSS2025141)
论文发表日期：2025-06-30
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：9( 12-20 )
英文信息