杨宝贵杨海刚

中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,北京 100083

煤矿高浓度胶结充填体是以煤矸石、粉煤灰、水泥、外加剂及水按一定比例配置、凝结前具有良好流动特性、凝结后具有较高强度的采空区充填材料,主要用于支撑煤矿采空区上覆岩层,有效控制地表沉降的同时降低各类采动损害[1]。热力学定律表明,物质受外部荷载变形破坏过程中的本质特征是能量转化[2-3],关联的能量主要包括吸收应变能、弹性形变能及耗散应变能,随着物质渐进性破坏过程的推进,上述应变能随之发生变化,并表现出一定的规律性,即能量演化特征。

目前,能量演化特征研究多集中于岩石材料,并取得了丰硕的研究成果。张志镇等[4-5]通过开展三轴压缩试验研究了煤岩、红砂岩和花岗岩等岩石的能量演化非线性特征。程虹铭等[6]基于损伤演化状态分析了砂岩各阶段、各损伤演化特征点处能量参数演化特征。张黎明等[7]开展了大理岩、灰岩和砂岩的常规三轴压缩试验,构建了岩石变形破坏过程中弹性应变能的非线性演化模型。杨国梁等[8]采用分离式霍普金森压杆系统研究了页岩试件的强度特征、损伤特性和能量耗散规律。许江等[9]通过对江持安山岩进行不同围压的三轴压缩试验,认为峰值强度之前岩石中吸收和存储的能量随围压的增加而增大。温韬等[10]根据板岩三轴试验的结果,研究了不同围压下板岩的能量变化规律和损伤特征。田勇等[11]分析了灰岩压缩过程中不同阶段的能量转化方式,解释了高围压条件下岩石破坏更加剧烈的原因。……