忻州窑烟煤Ⅰ型和Ⅱ型断裂特性的半圆弯曲试验对比研究

摘要：

为研究切缝深度和层理角度对煤样Ⅰ,Ⅱ型断裂特性的影响差异,采用半圆弯曲测试法对SCB煤样开展3种切缝深度和5种层理角度下的Ⅰ,Ⅱ型断裂测试,分析切缝深度与层理角度对煤样Ⅰ,Ⅱ型断裂峰值载荷、断裂韧度及裂纹扩展路径的影响规律;并对煤样加载过程中的声发射信号进行实时监测,获取煤样变形破坏过程中的微裂纹损伤演化及宏观破坏特征.研究表明:测试煤样的Ⅱ型断裂峰值载荷与断裂韧度均大于Ⅰ型断裂峰值载荷与断裂韧度,且KⅡc/KIc=1.02;煤样Ⅰ,Ⅱ型断裂峰值载荷随无量纲切缝深度α的增加逐级降低,断裂韧度KⅠC和KⅡc均随α的增加先增大后减小.Ⅱ型断裂峰值载荷与断裂韧度随层理角度的增加均先减小后增大,呈“对勾”型分布;煤的Ⅰ型断裂裂纹扩展路径近似为直线,而Ⅱ型断裂裂纹扩展路径为曲线.层理对Ⅱ型断裂裂纹扩展路径影响较大,层理角度为22.5°,45°和90°时,裂纹出现沿层理面扩展的现象;煤样的Ⅰ,Ⅱ型断裂破坏过程分为压密、裂纹稳定扩展和裂纹非稳定扩展3个阶段.总体表现为拉伸裂纹主导的拉剪复合型断裂,拉伸微裂纹最先发育,之后拉剪复合型微裂纹急剧扩展,并最终造成试样的宏观失稳破坏.

关键词：采矿工程、煤样、Ⅱ型断裂、半圆弯曲、切缝深度、层理角度、声发射

所属期刊栏目：38

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2019-09-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1593-1604