矿业研究与开发

作者：田书广

关键词：煤岩组合体;破裂特征;数字图像相关技术;能量演化规律;损伤本构

为了探究煤岩组合体受载失稳破裂和能量演化及损伤力学行为,基于数字图像相关(DIC)技术并结合自制“L”形试验模具,制备不同厚宽比的岩煤岩组合体试样并开展了多组单侧限压缩力学试验,探究煤岩组合体的力学特性和宏观破裂特征,基于薄板压曲理论,构建煤壁理论力学模型并分析煤岩组合体煤壁稳定性,进一步研究组合体能量动态演化规律及其损伤本构关系.研究表明:组合体的应力应变曲线主要分成4个阶段:初始压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和峰后破坏阶段;随煤层厚度增加,组合体峰值强度和弹性模量逐渐降低,而峰值应变逐渐增加;试样破裂主要出现在煤层临空侧,当煤岩厚宽比小于1时,裂纹沿加载方向贯通整个煤层,而煤岩厚宽比大于1时,裂纹转移至煤层与顶板的交界面,呈小块状破坏;组合体煤壁失稳的临界应力随煤层厚度的增加而增加;随煤层厚度的增加,煤岩体的储能极限随之增加,能量释放系数先减小后增加,厚宽比等于1为拐点;基于Weibull统计分布密度函数,构建单侧限荷载下煤岩组合体的损伤本构关系,试验结果验证了本构关系的可行性.

来源：2024年第9期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

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