冲击荷载作用下的煤岩动力学特性及本构模型
2021-04-06张嘉凡周飞文周洪文
煤矿安全 2021年3期
关键词:模型
张嘉凡,周飞文,周洪文
(1.西安科技大学 力学系,陕西 西安710054;2.上海应用技术大学 城市建设与安全工程学院,上海201418)
煤矿生产过程中,无论是巷道的掘进还是煤岩的采动,都会对周边煤岩施加动载作用。随着开采深度的增加,瓦斯灾害及冲击地压等常见的煤岩动力灾害日益增多[1],严重影响了煤矿的开采,然而目前对于煤岩在动力学方面的研究相对较少。因此,研究煤岩在冲击荷载作用下的变形、强度和破坏机制具有重要的意义,可以为预防煤矿动力灾害事故提供一定的理论依据。
研究表明,动态加载下,岩石材料往往表现出与静态加载下截然不同的力学性质。Lajtai[2]通过分离式霍普金森压杆冲击试验和压力机快速加载试验,研究分析了岩石强度的应变率相关性,发现岩石峰值强度与应变率正相关。为了研究动静荷载作用下煤样破坏特性的不同,潘俊锋[3]用不同的动静载组合形式揭示了冲击倾向性煤岩动力破坏过程的载荷响应规律;李夕兵[4]采用组合模型研究方法,分别建立中应变率下一维和三维受静载荷作用岩石在动载荷作用下的本构模型;单仁亮[5]根据岩石动态应力-应变曲线的特点,通过黏壶体与损伤体的并联,建立了经典的时效损伤模型,解释了岩石动态破坏过程中的黏性特征。在岩石损伤方面,王超[6]应用统计损伤本构模型,研究了煤岩单轴加载过程中的损伤演化规律;潘彬[7]通过分级循环加卸载试验,研究了砂岩在分级加载下的损伤特性并建立了相应的损伤本构模型;……
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