考虑应力水平和损伤的胶结充填体蠕变特性及本构模型
程爱平1
戴顺意2
舒鹏飞2
付子祥2
黄诗冰2
叶祖洋2
1.武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081;武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北武汉430081;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 1000832.武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081;武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北武汉430081
摘要：充填采矿法中胶结充填体处于长期荷载环境,其蠕变特性会对矿山安全开采产生重要影响.基于此,制作胶结充填体的标准圆柱体试样,采用WDW-100 kN型微机控制电子万能试验机加载系统和DS2系列全信息声发射监测系统,进行了单轴压缩、分级蠕变和声发射监测试验,获取了胶结充填体蠕变变形及振铃计数、能量和振幅等声发射特征参数.根据试验结果,探讨了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形特征和声发射特征;对比单轴压缩试验,从宏细观角度揭示了胶结充填体蠕变破坏特征;考虑应力水平和损伤的影响,引入损伤变量、新的二次黏性元件和开关元件,构建了能表征不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律的改进Burgers模型,并通过试验结果进行验证.研究结果表明:①不同应力水平下,胶结充填体的蠕变3阶段变形特征差异显著,据此将荷载应力大小分为减速、等速和加速3类应力水平;②不同应力水平下,胶结充填体声发射特征与各阶段蠕变变形特征变化规律较一致:减速蠕变阶段内,声发射事件较活跃;稳定蠕变阶段内,声发射活动较少;加速蠕变阶段内,声发射事件最活跃;③对比单轴压缩破坏,胶结充填体蠕变破坏程度较为平缓,主裂纹沿扩展方向发生明显偏转,完整性较好,以结构性失稳破坏为主;④构建的改进Burgers蠕变模型能与各应力水平试验数据均有较高吻合度,较好的表征了不同应力水平下的胶结充填体蠕变变形规律.
关键词：胶结充填体蠕变声发射损伤改进Burgers模型
分类号：TD326(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51604195)湖北省自然科学基金(2018CFC818)教育部重点实验室开放基金(ustbmslab201704)
论文发表日期：2021-02-28
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：11( 439-449 )
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