含孔软煤试样破坏过程的细观裂纹损伤演化机制

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 49; no. 12; pp. 96 - 103
• Main Authors: 张天军, 郭海龙, 景晨, 张磊, 王康
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054 31.12.2021; 西安科技大学 理学院,陕西 西安 710054; 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054; 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054%西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054
• Subjects: 软煤裂纹扩展;数字散斑;细观裂纹;本构模型;单轴压缩
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.12.012

TD313; 细观裂纹的损伤累积是造成抽采钻孔孔周形成大面积裂隙漏气通道的主要原因之一.孔周细观裂纹的损伤累积表现为孕育、稳定发展及快速发展3个阶段.为探究孔周松软煤体在不同阶段的损伤演化和裂纹扩展特征,开展含孔软煤试样单轴压缩破坏过程中的细观裂纹损伤规律研究.将石膏与水以质量比7:3混合制成类软煤含孔方形试样,进行单轴压缩试验并采用数字散斑相关测量方法(DSCM)获取试样表面全场变形.基于此,提出了利用DSCM系统确定即时泊松比的方法,并将其用于计算细观裂纹密度以及松软煤体受荷载作用时的细观裂纹损伤本构关系的建立.结果表明:①基于DSCM技术,可以准确、可靠的求得含孔软煤试样的泊松比.②细观裂纹损伤的孕育和稳定发展阶段,细观裂纹密度增长缓慢,试样表面未出现明显的宏观裂纹.损伤的快速发展阶段,细观裂纹密度呈现指数式的增长,此时远离孔边的区域产生了明显可见的宏观裂纹.③弹性阶段微裂纹扩展十分缓慢,塑性阶段微裂纹扩展速率加快,应力峰值点是微裂纹扩展加速的突变点.④建立了松软媒体受荷载作用时的损伤演化模型,即时泊松比可以体现松软煤体细观损伤的非弹性等力学效应.