冲击扰动下岩石蠕变损伤演化与失稳诱发机制

为研究冲击扰动下岩石的蠕变损伤机理,基于复杂应力下的蠕变方程模型,同时考虑煤岩材料的非均质性,结合Weibull分布构建能够描述煤岩蠕变全过程的蠕变损伤本构模型,并进行参数的敏感性分析。进一步分析了不同初始蠕变应力下受到不同扰动能量时冲击扰动对煤岩蠕变破坏的影响。对复合煤岩体蠕变过程中受冲击扰动破坏进行了模拟分析,讨论不同初始角度煤岩体下蠕变损伤的失稳诱发机制。结果表明:基于复杂应力下的蠕变模型,考虑煤岩介质弹性模量和强度的非均质性建立的蠕变损伤本构模型能够较好地描述煤岩3阶段蠕变特性;蠕变模型中参数A、m0和n0对煤岩的蠕变特性的影响主要表现为其值越大,煤岩越易发生加速蠕变破坏;当蠕变加载时,随轴向加载应力的增大,瞬时的弹性应变会明显增大;当蠕变应力相同时,冲击荷载越大,煤岩越易发生蠕变,从而越易发生破坏;当冲击荷载相同时,随蠕变应力的增大,煤岩的破坏时间也会明显减小;对于复合煤岩体,蠕变初始阶段进行冲击时应变率出现了明显增加,当蠕变处于稳定阶段再次冲击时应变率幅值较小,最终复合煤岩体发生加速蠕变直至失稳。随着节理角度的增加,蠕变时间先减小后增大,其中节理角度为90°时煤岩体蠕变时间最长,达到75 h。