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岩-煤-岩组合体力学特性及裂隙演化规律 被引量：27
1
作者 余伟健 潘豹 +1 位作者 李可 沈文兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1155-1167,共13页
基于薄煤层开采及煤岩体巷道变形特点,探究煤岩体变形规律,根据不同岩层组合的力学性质,系统分析了岩和煤组合体的不均匀变形特征。通过不同高度比“岩-煤-岩”组合体的单轴加载试验,分析不同高度比煤岩组合体加载破坏规律,结果表明:组... 基于薄煤层开采及煤岩体巷道变形特点,探究煤岩体变形规律,根据不同岩层组合的力学性质,系统分析了岩和煤组合体的不均匀变形特征。通过不同高度比“岩-煤-岩”组合体的单轴加载试验,分析不同高度比煤岩组合体加载破坏规律,结果表明:组合体强度受中间煤体高度影响,试件单轴抗压强度随煤体高度的增加而减小,且试件的破坏形态随着煤体高度的增加由拉伸破坏转变成斜面剪切破坏,最终表现为煤体被挤出破坏。组合体试件破坏受煤体部分主导,两端砂岩对中间煤体起约束作用从而提高煤体强度,煤体中部受到其约束最小,且随着煤体高度的增加,所受影响迅速衰减。通过室内单轴加载与颗粒流等方式分析组合体裂隙发育全过程,结果表明,组合体裂隙发育的过程可分为4个阶段:裂隙孔隙压密阶段、裂隙产生并稳定发育阶段、裂隙加速发育并贯通阶段和破坏后阶段。煤体内部缺陷的存在与其自身较低的强度,导致组合体微裂隙最初于煤体内部生成(在煤体高度非常小时,裂隙自砂岩内部产生);随着试件荷载增大,随机分布在煤体的裂隙相互贯通并向砂岩部分延伸最终造成破坏;且最初的裂隙主要是轴压与端面效应产生的剪切裂纹,在加载至试件单轴抗压强度的80%左右时,试件内部张拉裂隙开始快速发育,组合体开始丧失强度。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩组合体 裂隙演化 单轴压缩 PFC模拟
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不同倾角煤岩组合岩石力学试验及破坏特征 被引量：13
2
作者 沈文兵 余伟健 潘豹 《矿业工程研究》 2021年第1期1-8,共8页
薄煤层开采条件下多为煤层与岩层复合结构,为提供可靠的开采环境与支护稳定,深入研究煤岩体的岩石力学特征具有重要的意义.通过RMT-150C岩石力学试验机分别对煤岩接触面倾角0°,15°,30°,45°,60°进行一次单轴压... 薄煤层开采条件下多为煤层与岩层复合结构,为提供可靠的开采环境与支护稳定,深入研究煤岩体的岩石力学特征具有重要的意义.通过RMT-150C岩石力学试验机分别对煤岩接触面倾角0°,15°,30°,45°,60°进行一次单轴压缩试验,分析倾角不同的煤岩组合体强度和变形破坏特征.研究结果表明:煤岩组合体的破坏强度接近煤单体的抗压强度,破坏主要集中于煤体部位.对于倾角30°以下裂纹主要分布于煤体,岩体完整性较好.倾角45°以上出现拉剪破坏,裂纹贯穿煤岩体,煤体裂纹多而密集,而岩体出现深部裂纹.在煤体部分与岩体部分峰后破坏后发生明显的滑移现象,主要发生滑移破坏并伴随着拉剪破坏.此外煤体的累计环向应变高于岩体的累计环向应变,煤体的环向应变片破坏30 s左右后岩体开始发生破坏,因此岩体的破坏滞后于煤体.两者破坏整体不一致,具有不均匀性的特征. 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩组合体 倾角 煤-岩结构面
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不同应变率下岩-煤-岩组合体冲击动力试验研究 被引量：13
3
作者 苗磊刚 牛园园 石必明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期137-143,共7页
为了研究岩-煤-岩组合体动态力学性质,利用直径为75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)在5种不同应变率下对组合体试件进行单轴动态冲击压缩试验。研究结果表明:气压与子弹速度之间、冲击速度与应变率之间、应变率与动态弹性模量之间、应变... 为了研究岩-煤-岩组合体动态力学性质,利用直径为75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)在5种不同应变率下对组合体试件进行单轴动态冲击压缩试验。研究结果表明:气压与子弹速度之间、冲击速度与应变率之间、应变率与动态弹性模量之间、应变率与动态抗压强度之间、应变率与分维数值之间都近似呈线性关系;σ-ε曲线在近似直线上升到峰值应力的75%左右时,随着应力的增加,曲线斜率逐渐降低,直至达到应力峰值,试件破碎后,呈现跳崖式下降现象;岩-煤-岩组合体在应变率较低时沿着加载方向轴向劈裂破坏,但伴随着应变率的升高,岩块分布也逐渐呈现细粒化,破碎程度也随之增强,块度分维数值也呈线性升高。 展开更多
关键词 岩-煤-岩组合体 应变率 分离式霍普金森压杆 动态力学 分维数
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煤体结构面发育对岩-煤-岩组合体力学及破坏特性的影响
4
作者 董卓 石莹莹 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第10期107-114,共8页
通过构建煤体结构面发育数字图像并结合RFPA数值模拟方法,构建了岩-煤-岩组合体数值计算模型,研究了层理倾角、煤-岩界面倾角、煤-岩高度比对岩-煤-岩组合体力学及破坏特征的影响。研究结果表明:不同层理倾角下岩-煤-岩组合体的抗压强... 通过构建煤体结构面发育数字图像并结合RFPA数值模拟方法,构建了岩-煤-岩组合体数值计算模型,研究了层理倾角、煤-岩界面倾角、煤-岩高度比对岩-煤-岩组合体力学及破坏特征的影响。研究结果表明:不同层理倾角下岩-煤-岩组合体的抗压强度呈典型的“U”形各向异性特征;宏观剪切破坏主要集中在煤体中,青砂岩中形成少量的拉伸裂纹;受层理及煤-岩界面倾角的影响,岩-煤-岩组合体峰后应力表现为迅速跌落、分级跌落两种特征,进而影响其脆性程度;岩-煤-岩组合体的强度和变形特征主要由强度较弱的煤体决定,其峰值强度和弹性模量均随着界面倾角的增加逐渐降低。研究成果克服了以往数值模拟时将煤体假定为均质体的不足,有望为深入探究煤体结构面发育对岩-煤-岩组合体力学特性及变形破坏特征的影响提供参考。 展开更多
关键词 岩-煤-岩组合体 结构面发育 数值模拟 单轴压缩 力学及破坏特性
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DIC法在岩煤岩冲击破坏试验中的应用 被引量：2
5
作者 赵文慧 宫能平 +1 位作者 穆朝民 何雅杰 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第5期31-36,共6页
为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验。利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析... 为了研究岩煤岩组合体在冲击破坏过程中的全场应变和位移,利用霍普金森压杆对煤单体及岩煤岩组合体试件进行冲击试验。利用高速摄像机采集数据,运用数字散斑相关技术对岩煤岩组合体进行非接触式测量,用DIC软件对数据图像进行筛选和分析。试验得到应力应变曲线、全场应变散斑图和位移散斑图。试验结果表明,在冲击过程中岩煤岩组合体前期内部不均匀变形较大,后期组合试件内部的应力波经过多次传播以及反射,使得应变趋于均匀;受冲击荷载时,中间煤部分先产生裂隙,随后裂隙向岩石扩展形成贯通裂纹直至破坏;试件不断被冲击压缩后,水平方向位移的变化也逐渐一致。 展开更多
关键词 岩煤岩组合体 数字散斑 应变场 冲击
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加载速率对岩-煤-岩组合体力学和破坏特征的影响
6
作者 马士亮 刘钢 刘学斌 《山东煤炭科技》 2024年第9期128-132,共5页
针对矿井中岩煤岩复合结构在不同荷载条件下破坏的复杂性等问题,基于离散元法研究了不同加载速率下,岩煤岩组合结构的强度和破坏特征,分析了不同裂纹数时刻试样内部应力分布特征及砂岩、煤岩结构承载演化过程。结果表明,岩煤岩组合体峰... 针对矿井中岩煤岩复合结构在不同荷载条件下破坏的复杂性等问题,基于离散元法研究了不同加载速率下,岩煤岩组合结构的强度和破坏特征,分析了不同裂纹数时刻试样内部应力分布特征及砂岩、煤岩结构承载演化过程。结果表明,岩煤岩组合体峰值应力随加载速率整体近似线性增加,峰值应变随加载速率整体呈加速增加趋势,弹性模量随加载速率整体呈减速增加趋势;当加载速率较高时,试样应力应变曲线出现明显波动;随加载速率增加,试样在声发射递增期和峰值期的AE事件逐渐密集;试样最大裂纹数随加载速率整体呈线性增加趋势,低应力水平下由煤岩结构承载,达到峰值强度后承载结构逐渐由煤岩结构向砂岩结构转化。 展开更多
关键词 岩煤岩组合结构 离散元法 强度特征 破坏演化
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