含层理岩石单轴损伤破坏声发射参数及能量耗散规律

TD315; 层理构造普遍存在于煤矿地下矿柱岩体中,对其稳定性造成一定的威胁.通过含层理及均质岩石试件单轴压缩实验和CT层析扫描测试,分析了含层理岩石破坏特征,损伤演化过程中的声发射参数特征、能量耗散与传递规律,根据改进后的Duncan模型建立基于声发射、能量耗散参数的单轴损伤破坏模型.结果表明:均质岩石试件整体失稳的主要原因为纵向拉伸破坏,含层理试件宏观主裂纹为单一剪切破坏形式,具有明显的剪切破碎带,层理的软弱结构面会在一定程度上削弱矿柱的承载能力;含层理构造岩石试件失稳破坏主要发生在塑性变形阶段(cd),对应于AE剧烈期,耗散应变能出现明显的起伏波动,轴向荷载60％σc～σc区间内,63％...

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Published in煤炭学报 Vol. 43; no. 3; pp. 646 - 656
Main Authors 张东明, 白鑫, 尹光志, 李树建, 何庆兵
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030%四川省安全生产监督管理局(四川煤矿安全监察局)安全技术中心,成都,610000 01.03.2018
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400030
Subjects
能量耗散与传递
rock mechanics
损伤演化
acoustic emission (AE)
energy dissipation and transfer
单轴压缩
声发射
岩石力学
uniaxial compression tests
damage evolution
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2017.0737

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Summary:TD315; 层理构造普遍存在于煤矿地下矿柱岩体中,对其稳定性造成一定的威胁.通过含层理及均质岩石试件单轴压缩实验和CT层析扫描测试,分析了含层理岩石破坏特征,损伤演化过程中的声发射参数特征、能量耗散与传递规律,根据改进后的Duncan模型建立基于声发射、能量耗散参数的单轴损伤破坏模型.结果表明:均质岩石试件整体失稳的主要原因为纵向拉伸破坏,含层理试件宏观主裂纹为单一剪切破坏形式,具有明显的剪切破碎带,层理的软弱结构面会在一定程度上削弱矿柱的承载能力;含层理构造岩石试件失稳破坏主要发生在塑性变形阶段(cd),对应于AE剧烈期,耗散应变能出现明显的起伏波动,轴向荷载60％σc～σc区间内,63％tc～tc时间阶段内;而均质岩石试件的失稳性破坏预测的重点在屈服点前后时间区间内,该区间内耗散应变能的趋势为缓慢下降(屈服点c前)→上升(屈服点c后)→骤增(破坏点d).建立基于声发射和能量耗散参数的单轴损伤破坏模型,对于含层理试件理论计算结果与试验结果平均偏差率分别为8.2％和9.5％;均质试件的理论计算结果与试验结果平均偏差率分别为18.4％和19.3％.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2017.0737