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FLAC3D中岩石能量耗散模型的开发与应用

2021-09-01宋子枫郑冬杰神文龙勾攀峰韦四江

煤炭学报 2021年8期
关键词:围岩变形模型

王 猛,宋子枫,郑冬杰,神文龙,勾攀峰,韦四江,2

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000; 2.中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室,徐州 江苏 221116; 3.煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南 焦作 454000)

准确描述岩石强度与变形是评价工程岩体安全和稳定性的基础,现有应力强度理论与破坏准则很难有效描述岩石复杂的强度变化与整体破坏行为[1]。岩石破坏是能量驱动下的一种状态失稳现象[2],受载岩石变形过程伴随能量演化,峰前以能量积聚为主,峰后主要表现为能量耗散与释放,岩石变形破坏可看成是不同形式能量相互转换的结果。因此,从能量角度研究岩石变形和失稳,更接近其破坏本质[3-5]。

基于能量守恒理论,国内外学者对岩石加卸载过程能量演化规律开展了大量研究,取得了丰富的研究成果。具有代表性的有:谢和平等[6-8]阐述了岩石变形破坏过程能量耗散与损伤、能量释放与整体破坏的关系,定义了基于能量耗散与释放原理的岩石强度失效准则和岩体整体破坏准则。张志镇等[9-11]研究了不同岩石类型能量演化的异同点,建立了岩石能量演化随加载条件的自我抑制模型,揭示了岩石能量耗散的围压效应。宫凤强、李淼等[12-13]分别研究了动静态劈裂过程岩石能量构成与耗散特征,揭示了动静荷载作用下岩石能量耗散机制及各向异性特征。与此同时,许江等[14]、杨磊等[15]、尹光志和苏国韶[16-17]、李杨杨等[18]分别研究了含孔隙水砂岩、煤岩组合体、不同加载速率以及循环加卸载等条件下岩石能量积聚与耗散特征,丰富了岩石能量理论的研究成果。……

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