纵波模式下的煤岩体动态响应特性与损伤机理

• Published in: 煤炭学报 Vol. 43; no. 5; pp. 1272 - 1280
• Main Authors: 李峰, 毕明鑫, 张飞超, 卢荣辉, 陈新宇, 郝志会
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083 01.05.2018; 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083%中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京,100083
• Subjects: 损伤机理; 破坏模式; dynamic mechanical characteristics; damage mechanism; 纵波; 动态力学特性; failure mode; P-waves
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.0073

TD313; 以圆柱煤岩体为研究对象,基于纵波的传播特征与波动控制方程,得出了纵波传播的频率方程,建立了纵波模式下位移、应变、应力、振速与能量动态力学计算模型.仿真计算结果表明:低阶纵波模式下,圆柱煤岩体中应力波的振动较为平缓,可近似认为是准静力载荷作用,煤岩体以剪切破坏为主,而且初始破坏位置主要分布在圆柱煤岩体底面(作用面)且临近表面的区域.高阶纵波模式下,沿圆柱煤岩体径向方向,位移、应变、应力、振速及能量的振动幅值均随着半径无量纲的增大呈现出衰减趋势,大致符合幂函数关系;剪切应力、应变振幅的极值最大,能量衰减速度最快;而且值得注意的是径向、轴向应力/应变振动幅值随着半径无量纲增大逐渐趋于一致,而且方向趋于相反.由此分析可知:圆柱煤岩体在无围压条件下易发生脆性劈裂破坏,主要由拉应力导致;在有围压条件下易发生近似圆锥形破坏,主要属于拉剪破坏;圆柱煤岩体底面(作用面)圆心处的位移、应变、应力、振速及能量动态变化幅值均最大,因此煤岩体损伤破坏的初始位置应为此圆心处.