冲击作用下含水煤样能量吸收和耗散规律及本构关系研究

摘要：

煤层注水是综放开采回采巷道预防冲击地压的主要措施之一.为了研究含水煤样动态力学性质和力学参数,利用霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同含水率的圆柱形煤样进行单轴冲击压缩试验,研究含水率和冲击速度对煤样动态应力-应变曲线、动态力学参数以及耗散能变化规律的影响.研究结果表明:①煤样动态力学参数与冲击速度和含水率有关.当煤样含水率一定时煤样动态抗压强度、动态弹性模量与冲击速度成正相关;而冲击速度一定时煤样动态抗压强度、动态弹性模量与含水率成负相关;②在冲击过程中煤样的损伤耗散能直接反映煤样中微裂隙发育程度,随着冲击时间的增加,煤样损伤耗散能增大,煤样坍塌破坏时损伤耗散能达到最大值.当含水率一定时煤样破坏耗散能与冲击速度成正相关;而冲击速度一定时煤样破坏耗散能与含水率成负相关;③损伤因子定义为煤样损伤耗散能与破坏耗散能的比率.基于煤样单轴冲击压缩试验结果,建立了煤样损伤体-黏弹性本构模型和本构关系,对不同含水率煤样动态应力-应变试验曲线进行理论拟合,理论拟合曲线与试验曲线拟合度高,因此理论曲线可用来表示单轴冲击压缩煤样的应力-应变关系.研究结论为冲击地压矿井深孔煤层注水预防冲击地压提供了理论基础.

关键词：煤样、含水率、动载荷、霍普金森压杆(SHPB)、动态力学性质、耗散能、本构关系

所属期刊栏目：42

分类号：TD324(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：202-211