基于特征应力的准静态三轴煤岩脆性特征分析

摘要：

依托MTS815岩石力学试验系统开展准静态应变率下三轴煤岩压缩试验,分析煤岩变形破坏特征及能量演化规律,利用能量耗散理论确定损伤应力,并提出一种基于不同特征应力且能反映煤岩峰前、峰后力学行为的脆性指标,以分析不同应变率、不同围压作用下煤岩的脆性变化规律.研究表明:准静态三轴煤岩应力-应变曲线存在明显的阶段性特征,随围压升高、应变率降低,峰后应力跌落量减小,破坏形式由张拉破坏向剪切破坏过渡,煤岩的脆性破坏特征减弱.考虑到能量耗散导致煤岩内部出现不可逆损伤,定义耗散能与总应变能的比值为耗散能率,确定耗散能率曲线的极小值点为损伤应力点.综合考虑峰前裂纹扩展程度与峰后应力跌落程度,结合损伤应力、峰值应力与残余应力建立准静态三轴煤岩的脆性指标Bstress.随围压升高、应变率降低,Bstress减小,说明煤岩脆性减弱.通过与其他脆性指标对比分析发现Bstress更能体现出煤岩脆性受应变率的促进与围压的抑制作用.利用变异系数进一步分析同一组平行试验下各脆性指标的离散程度,发现Bstress的离散性最小,在准静态应变率下表征三轴煤岩的脆性特征更为合理.

关键词：岩石力学;准静态应变率;三轴煤岩;脆性;耗散能;特征应力

所属期刊栏目：40

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：四川省教育厅重点科研项目;教育部重点实验室开放基金;西华大学重点科研基金资助项目

在线出版日期：2021-12-17（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：2454-2465