充填体破坏特征的聚类分析及数值模拟
陈兵1
刘忠平2
高亮3
张哲鹏1
翟迪4
1.陕西陕煤榆北煤业有限公司 榆林信息化运维分公司,陕西 榆林 7193022.陕西开拓新矿业工程有限公司,陕西 西安 710054;西安绿色矿业研究院有限公司,陕西 西安 7100543.陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司,陕西 神木 7193004.西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054
摘要：充填体破坏是影响矿山安全稳定的重要因素之一.为研究充填体的破坏特征,采用室内实验、机器学习层次聚类分析及数值模拟等方法,对矸石胶结充填体(GCPB)裂纹演化的全状态进行了研究.结果表明:当GCPB试样PC-5、PC-10、PC-15、PC-20 的特征键平均键长能量分别大于35、50、60、150 ms·mV时,出现宏观主裂纹面,且主裂纹破坏面随水泥掺量的增加由张拉破坏面向剪切破坏面转变;破坏过程中特征键子集尺度Ω与损伤变量D之间呈负线性相关关系,Ω可表征充填体损伤演化程度;在应力达到峰值应力和破坏后残余强度前键长值特征空间相关长度ξ表现为明显增长,为充填体宏观损伤的开始及第1 次破坏结束的前兆特征;通过颗粒流程序(PFC)数值模拟,可以有效观测到裂纹的类型和变化规律,数值模拟结果与聚类分析结果一致.
关键词：矸石胶结充填体破坏特征聚类分析声发射单键群方法损伤变量空间相关长度数值反分析
分类号：TD823(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52074208)国家自然科学基金(51874230)
论文发表日期：2024-08-10
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：10( 117-126 )
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