CFRP布侧向约束刚度对轴压煤圆柱宏细观力学性质的影响
李庆文
潘创创
郑志明
贾志波
聂帆帆
徐康康
辽宁工业大学土木建筑工程学院,辽宁 锦州 121001
摘要：为研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)布侧向约束刚度对轴压煤圆柱宏细观力学性质的影响,利用WDW-300型万能试验机,开展了普通煤圆柱与单层CFRP布约束煤圆柱的单轴压缩试验.基于PFC3D-FLAC3D耦合模拟方法,建立了CFRP布约束煤圆柱的连续-非连续耦合数值模型,并通过单轴压缩试验验证了模型的有效性.基于此,进一步研究了CFRP布侧向约束刚度对轴压煤圆柱特征应力、法向接触力组构及裂纹演化的影响.结果表明:峰值应力随侧向约束刚度的增加呈负指数函数增长;随侧向约束刚度的提高,法向接触力组构的各向异性逐渐减弱,法向接触力差异呈负指数衰减趋势;裂纹数量随轴向应变的增加呈"S"形贝塞尔函数增长,峰后失稳阶段,当约束刚度小于 0.95 GPa时,破坏以剪切裂纹为主,反之则以拉伸裂纹为主;提出了一种基于裂纹数随时步二阶差分确定屈服应力的新方法,通过分析裂纹数生成速率的变化,确定屈服应力集中分布在 82.54%～89.85%水平,且其演化规律与峰值应力一致.研究结果可为CFRP材料在采空区遗留煤柱加固工程中的应用提供理论参考.
关键词：煤圆柱CFRP布侧向约束刚度单轴压缩试验PFC3D-FLAC3D
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：辽宁省自然科学基金面上资助项目(2023-MS-298)辽宁省教育厅高校基本科研面上资助项目(JYTMS20230866)辽宁省博士科研启动基金资助项目(2019-BS-120)
论文发表日期：2025-09-27
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：19( 4342-4360 )
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