界面裂隙倾角对岩-煤组合体力学特性影响试验研究

韩磊; 尹大伟; 余振宇; 许起; 秦宇鹏

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025080

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (05) : 923 -935. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025080

界面裂隙倾角对岩-煤组合体力学特性影响试验研究

韩磊, 尹大伟, 余振宇, 许起, 秦宇鹏

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摘要

为探究界面裂隙倾角α(界面裂隙与竖直方向夹角)对岩-煤组合体力学特性的影响，结合声发射系统和XTDIC三维全场应变测量系统，对α为0°、15°、30°、60°、75°和90°的岩-煤组合体试样进行单轴压缩试验，研究其特征应力、变形破坏与能量演化等特征。结果表明：在轴向应力作用下，煤样裂隙区域更易发生应力集中，导致裂纹起裂并扩展，组合体试样的起裂应力和损伤应力随α的增大而逐渐降低；随轴向应力的增大，岩样内裂隙区域将形成新生裂纹并发育扩展。界面裂隙会促进组合体试样内裂纹的产生、发育与扩展，削弱了其整体承载能力；组合体试样峰前弹性能密度、单轴抗压强度以及弹性模量均随α增大呈递减趋势。煤样、岩样内裂纹扩展与贯通导致组合体试样破坏，随着α的增大，其宏观破坏模式由拉-剪混合破坏(伴随局部弹射现象)转变为以拉伸破坏为主，峰后盈余能密度逐渐降低；煤样破坏导致岩样回弹变形，随着α增加，岩样回弹变形量与回弹变形率逐渐增加。