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煤高度对组合岩煤力学性质及冲击倾向性的影响

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煤炭学报 2020年第S02期45卷 649-659页

作者：樊玉峰肖晓春徐军吴迪丁鑫王磊吕祥锋辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴312000 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了... 详细信息

为揭示煤高度影响的煤和组合煤岩力学性质演化规律,通过开展煤和组合煤岩试样单轴压缩试验,从强度、弹性模量、破坏特征及能量累积等角度对2者异同性进行分析,厘清了煤高度影响的2类试样力学性质变化规律和能量累积耗散演化规律,提出了一种针对组合煤岩试样的冲击倾向性判定方法。结果表明:随煤高度增加,煤试样和组合煤岩试样的弹性模量趋于一个定值;煤试样的强度与试样高度无明显关系,组合试样的强度随煤高度增加而降低;煤试样的应力峰值变形量在0.5~1.5 mm,随试样高度降低破坏特征从脆性破坏向半脆性破坏转变;组合煤岩试样的应力峰值变形量在1~2 mm,破坏特征均为脆性破坏。2类试样的弹性能密度和应变能密度间有明确的线性关系,该关系不随组合试样中煤高度改变,也不随煤试样高度改变;组合试样中岩石的弹性能密度显著影响峰后煤样部分的破坏速度,由此可基于岩石弹性能密度变化判定组合煤岩冲击倾向性。该判定方法相比于传统"四指标"综合评价方法具有准确度高,操作简便,相关参数互相独立的特点。所得结果为进一步研究组合煤岩能量累积特征和冲击倾向性判定提供借鉴。

关键词：组合煤岩力学性质破坏特征弹性能密度冲击倾向性

单轴压缩下岩石全应力应变过程中能量演化特征

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煤矿安全 2023年第2期54卷 135-144页

作者：李东文赵光明刘之喜孟祥瑞安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学矿业工程学院安徽准南232001

为了探究不同岩性岩石单轴压缩下能量演化规律,对花岗岩、砂岩和煤进行了单轴压缩和单轴分级加卸载试验,得到了不同条件下的应力-应变曲线;利用积分和公式获得了岩石试样不同条件下全过程的总能量密度、弹性能密度和耗散能密度值;分析... 详细信息

为了探究不同岩性岩石单轴压缩下能量演化规律,对花岗岩、砂岩和煤进行了单轴压缩和单轴分级加卸载试验,得到了不同条件下的应力-应变曲线;利用积分和公式获得了岩石试样不同条件下全过程的总能量密度、弹性能密度和耗散能密度值;分析岩石试样峰前和峰后能量演化特征,探究单轴压缩弹性能密度与总能量密度之间的关系。结果表明:单轴分级加卸载应力-应变曲线的外包络线和其单轴压缩曲线具有相同趋势,整体存在一定的偏离程度,且密实度越大的岩石,其偏离程度越小;岩石试样的弹性能密度和总能量密度在单轴压缩与单轴分级加卸载下均满足线性储能规律,利用线性储能规律,得到了岩石单轴分级加卸载与单轴压缩储能极限,两者几乎相等,并且岩石强度越大其储能极限越大。

关键词：单轴压缩单轴分级加卸载能量演化弹性能密度线性储能规律

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裂隙倾角对岩体能量演化规律影响研究

人民长江 2019年第1期50卷 158-162,183页

作者：娄琛赵其华张埕豪吕小波成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

准确预测岩体失稳破坏可为岩体支护设计提供依据。通过单轴循环加卸荷试验探究裂隙倾角在岩体各受荷过程中对能量演化规律的影响,揭示岩体变形破坏过程中能量演化的本质特征。研究表明:加荷初期,弹性能比例为40%～45%,中期为55%左右,临... 详细信息

准确预测岩体失稳破坏可为岩体支护设计提供依据。通过单轴循环加卸荷试验探究裂隙倾角在岩体各受荷过程中对能量演化规律的影响,揭示岩体变形破坏过程中能量演化的本质特征。研究表明:加荷初期,弹性能比例为40%～45%,中期为55%左右,临近破坏时为60%～65%,能量比例变化速率和裂隙倾角关系密切。能量密度随荷载增加而增加,裂隙倾角影响能量密度的变化速度;能量密度比例趋势转折越明显,表明岩体越易破坏;耗散能密度增减过程与岩石受荷起裂破坏过程拟合程度较高;裂隙岩体对能量的吸收能力随裂隙倾角的增长先增加后减小。裂隙倾角对能量演化的影响呈非线性,不同受荷阶段的能量关系存在显著特征,此特征能够较好预警岩体失稳破坏。

关键词：裂隙倾角能量原理弹性能密度耗散能密度敏感度

正断层下盘工作面煤柱尺寸效应及冲击危险性分析

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煤矿安全 2018年第12期49卷 200-203页

作者：王璐牛文进山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

为了研究工作面沿断层走向布置,不同煤柱宽度条件下采动空间的冲击危险性。采用FLAC3D数值模拟的方法,研究了不同宽度断层煤柱应力及其稳定性、正断层活化及弹性能密度空间分布。结果表明:正断层下盘工作面开采当断层煤柱尺寸较小时,采... 详细信息

为了研究工作面沿断层走向布置,不同煤柱宽度条件下采动空间的冲击危险性。采用FLAC3D数值模拟的方法,研究了不同宽度断层煤柱应力及其稳定性、正断层活化及弹性能密度空间分布。结果表明:正断层下盘工作面开采当断层煤柱尺寸较小时,采空区断层煤柱发生塑性破坏,断层滑移范围从基本顶位置处延伸至高位岩层断层面处,断层滑移量大,采动应力集中及弹性能聚集区域位于断层侧工作面前方;当断层煤柱尺寸较大时,煤柱能有效控制基本顶位置处断层滑移,仅高位岩层处断层发生少量滑移,断层侧工作面前方采动应力集中程度与弹性能密度明显降低。因此在确定断层煤柱尺寸时,应避免断层煤柱发生塑性破坏。

关键词：正断层煤柱断层滑移采动应力弹性能密度冲击危险性

基于线性储能规律的红砂岩蠕变能量演化分析方法

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第8期52卷 2748-2760页

作者：刘之喜赵光明孟祥瑞张若飞程详董春亮黄顺杰安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学地质资源与地质工程博士后流动站安徽淮南232001 淮北矿业股份有限公司博士后科研工作站安徽淮北235000 安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

为了研究红砂岩蠕变过程中的能量演化规律,进行红砂岩单轴循环加卸载试验、单轴分级蠕变试验以及蠕变后的单轴循环加卸载试验,提出一种岩石蠕变能量演化分析的新方法。研究结果表明:单轴循环加卸载试验将红砂岩内部孔隙、微裂纹等缺陷... 详细信息

为了研究红砂岩蠕变过程中的能量演化规律,进行红砂岩单轴循环加卸载试验、单轴分级蠕变试验以及蠕变后的单轴循环加卸载试验,提出一种岩石蠕变能量演化分析的新方法。研究结果表明:单轴循环加卸载试验将红砂岩内部孔隙、微裂纹等缺陷逐渐被压密后,红砂岩变为非线性伪弹性体,加载曲线与卸载曲线形成一个密闭的滞回环;红砂岩变为非线性伪弹性体后继续承受加卸载会再次产生残余变形,因此,红砂岩在单轴循环加卸载作用下的残余变形规律为较大残余变形—无残余变形—再次产生残余变形;红砂岩单轴循环加卸载产生的耗散能密度达到初次稳定时的循环次数与出现非线性伪弹性体的循环次数基本保持一致,在应力上限恒定的单轴循环荷载作用下,红砂岩的弹性能密度基本保持不变;假设蠕变过程中长期荷载对红砂岩弹性能密度无影响,根据假设进行蠕变后的单轴循环加卸载试验,验证了假设的正确性;首次加卸载存在线性储能规律,基于红砂岩线性储能规律和蠕变后红砂岩弹性能密度基本不变特性可以得到蠕变的弹性能密度与耗散能密度。

关键词：蠕变试验能量演化弹性能密度线性储能规律

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岩桥倾角对岩体能量演化规律影响研究

水利与建筑工程学报 2019年第1期17卷 19-23页

作者：张朝俊赵其华娄琛吕小波地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

天然岩体内部常含有各种分布形式和尺寸长度的裂隙,裂隙对岩体破坏模式和强度有重要的影响,从能量角度研究裂隙对岩石压缩破坏模式的影响可以反映裂隙岩体变形破坏的本质特征从而为岩体设计施工提供依据。因此制备了不同裂隙组合形式的... 详细信息

天然岩体内部常含有各种分布形式和尺寸长度的裂隙,裂隙对岩体破坏模式和强度有重要的影响,从能量角度研究裂隙对岩石压缩破坏模式的影响可以反映裂隙岩体变形破坏的本质特征从而为岩体设计施工提供依据。因此制备了不同裂隙组合形式的相似材料,通过单轴循环加卸荷试验进行加载,探究了双节理裂隙岩桥倾角(裂隙搭接程度)在岩体各受荷阶段中对能量演化规律的影响,揭示了不同岩桥倾角下岩石弹性能和耗散能演化及分配规律。研究表明:随着岩桥倾角的不断增加,即裂隙搭接长度的增加,最终积聚弹性能密度在逐渐减小,易于形成宏观裂纹;耗散能比例曲线的明显转折是岩石失稳破坏的前兆。随着岩桥倾角的变缓,耗散能比例曲线增幅越陡,因此破坏越明显;岩桥倾角越小即裂隙水平距离越远,裂纹发育速度越快。

关键词：裂隙岩体岩桥倾角弹性能密度耗散能密度

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蠕变加载条件下大理岩弹性储能的演化特征

矿业科学学报 2022年第3期7卷 286-295页

作者：李东阳陆镜夷刘波王士杰李赛格中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为研究蠕变过程中大理岩对能量的吸收转化特征和应变能的释放与耗散机理,测试分析了大理岩在单轴循环加载和多级蠕变循环加载条件下的应力-应变关系,计算得到各自的弹性能密度曲线,采用幂函数拟合了大理岩弹性能密度与应力之间的关系。... 详细信息

为研究蠕变过程中大理岩对能量的吸收转化特征和应变能的释放与耗散机理,测试分析了大理岩在单轴循环加载和多级蠕变循环加载条件下的应力-应变关系,计算得到各自的弹性能密度曲线,采用幂函数拟合了大理岩弹性能密度与应力之间的关系。对比两种加载方式的测试数据,结果表明:单轴循环加载和多级蠕变循环加载试验的弹性能密度曲线基本重合,即加载模式不影响大理岩的弹性能密度变化特征;两种加载模式下大理岩材料都经历压密、稳定和劣化三个阶段。经历蠕变循环加载之后的大理岩试样,弹性储能能力会降低,约为单轴循环加载的43%;强度也有明显下降,约为单轴循环加载的62%。如果考虑长期承载问题,大理岩的最大应力值应控制在材料的压密阶段结束点对应的应力以下较为有利。

关键词：大理岩蠕变加载弹性能密度弹性能比例