真三轴循环载荷作用下煤岩力学及损伤特征试验研究

为了研究煤矿采掘过程中真三轴循环扰动应力对煤岩力学特征的影响,利用GCTS真三轴力学试验系统,开展分级循环中间主应力σ2下的煤岩力学试验研究,分析分级循环σ2对煤岩变形、能耗及损伤特征的影响,揭示真三轴循环过程中的中间主应力效应。研究结果表明:分级循环σ2对中间主应变ε2和最小主应变ε3的影响明显大于最大主应变ε1。随着最小主应力σ3值增加,分级循环σ2引起地ε1和ε3都明显降低。循环加或卸载σ2都可引起煤岩的失稳破坏,且当σ3较小时,煤岩倾向于在σ2卸载至靠近σ3的过程中发生破坏,而当σ3较大时,煤岩倾向于在σ2加载至靠近最大主应力σ1的过程中发生破坏,但破坏时对应的σ2逼近率相近都在70%左右。σ2的加载和卸载作用对煤岩的残余变形甚至破坏具有等效性。随着分级循环σ2幅度的增加,煤岩的总耗散能呈"指数型"增加,煤岩的损伤变量呈现明显的"减速→加速→再减速"的S型变化趋势。分级循环σ2过程中的煤岩平均安全损伤变量阈值为Dc=0.9。