裂缝倾角对煤脆性及能量演化的影响

通过预制含不同倾角裂缝的原煤试样进行单轴力学试验,分析了其物理特性及承载破坏过程的能量演化特征。研究发现:含预制裂缝煤体随裂缝倾角的减小,煤体单轴抗压极限呈二次函数逐渐降低,弹性模量呈线性降低;含预制裂缝煤体随裂缝倾角的减小,煤体的脆性逐渐降低,倾角为0°时降低幅度达到36.41%;煤体耗散能占比Rd的“N”形曲线可以反映煤体失稳前兆信息,煤体预制裂缝倾角越小,Rd发生波动变化和到达最小值越早,且Rd变化越剧烈。

峰前卸荷损伤灰岩的再加载力学性能研究

开挖卸荷导致岩体产生卸荷损伤效应,卸荷损伤岩体在荷载作用下的力学性能直接影响工程岩体的稳定和安全,基于此,设计进行灰岩的卸荷损伤试验和损伤岩样的再加载试验。研究结果表明:(1)初始卸荷损伤对岩石的变形和承载性能影响显著,在卸荷量大于80%时,其抗压强度、变形模量、应变围压柔量均呈现非线性突变趋势;(2)根据加卸载过程中岩石由稳定破坏向不稳定破坏转变的特点,提出采用耗散能占比来判断卸荷过程中的临界损伤状态,耗散能占比以0.33左右为界限,小于0.33时,初始卸荷损伤对其再加载性能影响较小,大于0.33时,初始卸荷损伤对其再加载性能影响显著;(3)卸荷过程中,岩样的弹性能和耗散能密度占比呈此消彼长的规律,根据卸荷阶段耗散能增长与岩样损伤发育的相关关系,提出了采用卸荷阶段耗散能与卸荷破坏耗散能比值的方法表示其视观损伤变量;(4)随着卸荷量增大,损伤岩样再加载时的破坏模式由典型剪切破坏,逐渐向剪张和张剪破坏模式发展;(5)对卸荷损伤岩样施加一定的侧向应力,可以在一定程度控制张拉裂纹的发展,进而提高其承载能力。