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西安科技大学学报2025年第04期:单轴压缩下裂隙煤体能量演化与数值模拟

来源:期刊VIP网 时间:


作者:肖鹏;李秉昆;黄晓昇;张鑫洋;陈紫溪;卜熊飞;

单位:西安科技大学安全科学与工程学院;陕西澄合山阳煤矿有限公司;

摘要:为探究不同裂隙角度对煤体稳定性的影响,开展了含不同裂隙角度煤体单轴压缩试验,研究了裂隙角度对煤体力学特性、声发射特征、能量演化及裂纹扩展的影响,结合数值模拟研究了不同角度裂隙煤体损伤过程中的应力场、位移场变化。结果表明:随着裂隙角度的增大,煤体峰值应力、弹性模量呈二次函数关系增加;不同裂隙角度煤体声发射能量演化分为缓慢发育阶段、快速发展阶段、剧烈发展阶段,随着裂隙角度的增大,声发射累计能量呈线性关系增加;不同裂隙角度煤体峰前吸收总能量的75%以上可以转化为弹性能储存在煤体内,小于25%的总能量在峰前耗散,随着裂隙角度的增大,煤体峰前所吸收的弹性能逐渐增多,在破坏时能量释放程度也相应增大;裂隙角度对于不同类型裂纹发育有一定影响,裂隙角度越小,煤体裂纹类型越复杂;在加载过程中煤体拉应力集中区比压应力集中区范围大,随着裂隙角度的增大,煤体应力集中区范围明显减小,裂隙对煤体劣化程度降低。研究结果为进一步探究裂隙煤体能量演化规律提供一定参考。

关键词:预制裂隙;;能量演化;;裂纹演化;;破坏模式;;数值模拟

基金资助:国家自然科学基金项目(52074216,52374231)