单轴压缩下裂隙煤体能量演化与数值模拟

摘要

为探究不同裂隙角度对煤体稳定性的影响，开展了含不同裂隙角度煤体单轴压缩试验，研究了裂隙角度对煤体力学特性、声发射特征、能量演化及裂纹扩展的影响，结合数值模拟研究了不同角度裂隙煤体损伤过程中的应力场、位移场变化。结果表明：随着裂隙角度的增大，煤体峰值应力、弹性模量呈二次函数关系增加；不同裂隙角度煤体声发射能量演化分为缓慢发育阶段、快速发展阶段、剧烈发展阶段，随着裂隙角度的增大，声发射累计能量呈线性关系增加；不同裂隙角度煤体峰前吸收总能量的75%以上可以转化为弹性能储存在煤体内，小于25%的总能量在峰前耗散，随着裂隙角度的增大，煤体峰前所吸收的弹性能逐渐增多，在破坏时能量释放程度也相应增大；裂隙角度对于不同类型裂纹发育有一定影响，裂隙角度越小，煤体裂纹类型越复杂；在加载过程中煤体拉应力集中区比压应力集中区范围大，随着裂隙角度的增大，煤体应力集中区范围明显减小，裂隙对煤体劣化程度降低。研究结果为进一步探究裂隙煤体能量演化规律提供一定参考。

关键词

预制裂隙 / 能量演化 / 裂纹演化 / 破坏模式 / 数值模拟