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作者：林海飞;陈志恒;周斌;刘思博;双海清;季鹏飞;赵鹏翔;
单位：西安科技大学安全科学与工程学院;西部煤矿瓦斯灾害防控陕西省高等学校重点实验室;西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心;
摘要：针对工作面开采过程中周期来压对“顶板–煤–底板”复合结构的多次扰动影响,以岩–煤–岩组合体为研究对象,开展单轴常规加载及等幅循环加卸载试验,利用数字散斑技术(XTDIC)分析组合体变形破坏特征,揭示等幅循环加卸载路径下不同煤厚占比组合体的破坏机制。研究结果表明:组合体在等幅循环加卸载路径下峰值抗压强度与煤厚占比成负相关,与常规单轴加载相比,煤厚占比由低到高,抗压强度由16.10 MPa分别下降了13.98%、22.34%、11.82%和6.36%,皆介于单岩和单煤强度之间;且随着组合体煤厚占比增加,加载阶段弹性模量峰值由2.13 GPa依次减小至1.69、1.31及0.87 GPa,除首次加载,卸载时弹性模量始终低于加载弹性模量;当煤岩比为1∶0.86∶1、1∶1.33∶1时,组合体最大主应变场集中区分散且呈现多区域发展趋势,破坏时整体表现为拉伸–剪切复合型破坏,当煤岩比增大到1∶2∶1、1∶3∶1时,应变场汇聚成条带状,表现出整体剪切型破坏;组合体各部分整体位移随着轴向应力的加卸载,表现出初始压密阶段的位移增长,继而进入循环弹塑性阶段的位移波动与回弹,直至峰值破坏前的变形急剧扩张现象,横向位移则表现出初始压密阶段横向压缩膨胀到循环过程加载膨胀、卸载回弹至破坏前剧烈膨胀及最后稳定现象;裂隙张开量呈现“阶梯波浪式”跃迁增长特征,临近峰值强度阈值时表现出强烈的非线性加速扩展特征。
关键词：岩–煤–岩组合体;;等幅循环加卸载;;数字散斑技术;;力学响应;;破坏特征
基金资助：国家重点研发计划资助项目（2023YFC3009001）;; 国家自然科学基金面上资助项目（52074217）
