双向加载煤岩变形与声发射特性颗粒流研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（６）１０５９０７ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０６．００４双向加载煤岩变形与声发射特性颗粒流研究①②①①王云飞郑晓娟赵洪波焦华?（①河南省高等学校深部矿井建设重点学科开放实验室焦作４５４０００）（②焦作师范高等专科学校管理学院焦作４５４０００）摘要为了明确煤岩双向应力状态下的强度和损伤特性，通过煤岩的单轴试验测得其力学参数，然后利用颗粒流和ｆｉｓｈ程序结合试验结果获得煤岩细观力学参数，进行了煤岩双向加载下的强度、变形和损伤声发射特征的研究。获得以下主要结论：

2、双向加载煤岩变形破坏过程中，中间主应力对屈服阶段影响最显著，而对峰后软化阶段基本没有影响，这与三向加载下围压对峰后软化阶段的影响不同，从而表明双向加载条件下煤岩峰后基本不存在脆性－延性转化的特征。双向加载下煤岩的体变经历线性体缩、非线性扩容和线性扩容阶段，中间主应力对非线性扩容阶段影响显著，而对其他两个阶段基本没有影响。煤岩损伤破坏过程中，在弹性阶段声发射呈线性增加趋势但增速较小，屈服阶段声发射进入非线性快速增加阶段，在峰值附近增速最快，峰后初期达到最大强度，随后声发射强度急剧减小。声发射最大强度有一定的滞后效应，随着中间主应力的增大，最大声发射强度的滞后效应相对减弱，且随着中间主应力的增大

3、，声发射最大强度持续时间段明显延长。关键词双向加载煤岩变形强度声发射中图分类号：ＴＵ４５文献标识码：ＡＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＣＯＡＬＳＳＴＲＥＮＧＴＨＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＡＮＤＡＣＯＵＳＴＩＣＥＭＩＳＳＩＯＮＵＮＤＥＲＢＩＡＸＩＡＬＬＯＡＤＩＮＧＷＩＴＨＰＡＲＴＩＣＬＥＦＬＯＷＣＯＤＥ①②①①ＷＡＮＧＹｕｎｆｅｉＺＨＥＮＧＸｉａｏｊｕａｎＺＨＡＯＨｏｎｇｂｏＪＩＡＯＨｕａｚｈｅ（①ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅＣｏｌｌｅｇｅｓａｎｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓＤｅｅｐＭｉｎｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＫｅｙＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅＯｐｅｎＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００）（

4、②ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｃｈｏｏｌＪｉａｏｚｕｏＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｃｏａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄａｍａｇｅｃｈａｒａｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｏａｄｉｎｇ，ｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂｙｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｃｏａｌｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｔｈｅｎｇｅｔｓｃｏａｌｍｅｓｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈｒｏｕｇｈｐａｒｔｉｃｌｅｆｌｏｗｃｏｄｅ（ＰＦＣ）ａｎｄｆｉｓｈｐｒｏｇｒａｍｃｏｍｂｉｎ

5、ｅｄｗｉｔｈｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔｃｏｎｄｕｃｔｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｕｎｄｅｒｂｉａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｒｅａｃｈｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ．Ｉｎｃｏａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｏａｄｉｎｇ，ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔａｇｅ，ｂｕｔｎ

6、ｏｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐｏｓｔｐｅａｋｓｏｆｔｅｎｉｎｇｓｔａｇｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｃｏｎｆｉｎｉｎｇｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｐｏｓｔｐｅａｋｓｏｆｔｅｎｉｎｇｓｔａｇｅｕｎｄｅｒｔｒｉａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｉｓｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｃｏａｌｕｎｄｅｒｂｉａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇｂａｓｉｃａｌｌｙｄｏｅｓｎｏｔｈａｖｅｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｂｒｉｔｔｌｅｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｄｕｃｔｉｌｅｉｎｐｏｓｔｐｅａｋｓｔａｇｅ．Ｃｏａｌ收稿日期：２０１４－１１－１７；收到修改稿日期：２０１５－０４－２７．基金项目：河南

7、省教育厅重点项目（１３Ａ４４０３２３），河南省高校科技创新团队支持计划（１５ＩＲＴＳＴＨＮ０２９），国家自然科学基金项目（５１１０４０５７），煤炭工业协会科学技术研究计划（ＭＴＫＪ２０１３－３３８）资助．第一作者简介：王云飞（１９７８－），男，博士，主要从事岩石力学性质和岩土工程稳定性方面的研究．Ｅｍａｉｌ：ｗｙｆ＿ｕｓｔｂ＠１２６．ｃｏｍ１０６０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质