煤炭科学技术

作者：于永江, 刘佳铭, 杨云涛, 宋志远, 赵尚清,

关键词：能量演化, 煤岩体, 最小耗能法, 损伤本构模型, 最大损伤应变能释放率,

为探究不同含水率下煤岩体在变形破坏过程中的能量演化规律与损伤演化特征，对双马一矿煤岩体开展了在不同含水率条件下单轴压缩试验，基于能量计算及最小耗能原理，分析不同含水率下煤岩体能量耗散特征及损伤演化机制，结果表明：不同含水率下煤岩体力学性质不同，峰值应变与含水率呈正相关，抗压强度、弹性模量与含水率呈负相关；煤岩体含水率越高，其在峰值处弹性应变能及破坏吸收总应变能越小，耗散能占总应变能比例越高；基于最小耗能原理建立的损伤本构模型表明：随着煤岩体含水率增加，损伤门槛值逐渐降低；干燥状态下，煤岩体在应力峰值处损伤变量分别为0.36、0.28，当含水率增至自然状态时，煤岩体在应力峰值处损伤变量值分别下降0.09、0.18，但当含水率增至饱水状态时，煤岩体在应力峰值处损伤变量值反而分别大幅度上升0.102、0.49，总体呈先减后增的发展趋势；进一步建立了不同含水率煤岩损伤应变能释放率演化模型，低含水率煤岩较干燥煤岩的最大损伤应变能释放率大幅度下降，降幅分别为45.61%、31.29%，而随着含水率增加至饱水状态，其最大损伤应变能释放率增大幅度较平缓，分别为3.08%、8.80%，表明煤岩破坏剧烈程度并未大幅度增加。研究成果对煤岩矿柱水害预测评价与岩石损伤评估具有一定参考意义。

来源：2024年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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