煤炭学报

作者：郭建强, 黄武峰, 刘新荣, 陈建行, 蒋建国,

关键词：可释放应变能, 能量守恒, 扩容准则, 泊松比,

针对当前扩容准则计算精度不高，且难以反映震源释放应变能对岩体扩容影响的问题，基于能量转化是物质物理过程的本质属性，通过理论分析和试验研究，从弹性应变能的角度对已有扩容准则进行了研究，并据此建立了广义扩容准则。结果表明，已有扩容准则将泊松比等于0.5看作是任意应力状态下材料扩容的前提;已有线性扩容准则未考虑中间主应力对扩容影响，且扩容应力随围压线性增加。在对扩容准则分析的基础上，从能量角度提出弹性应变能达到某一临界值时材料开始扩容，并据此建立广义扩容准则;该准则突破了材料扩容时泊松比恒为0.5的传统假设，且能反映中间主应力、弹性模量、泊松比及未知可释放应变能(或震源释放应变能等)等对岩体扩容的影响;当泊松比等于0.5时，该准则蜕化为既有扩容准则;应力水平相同时，泊松比越小，广义扩容准则计算的扩容应力越小;随中间主应力增加，广义扩容准则计算的扩容应力可能会降低。广义扩容准则为地震预报提供了理论支撑，既可计算受震源释放应变能影响的岩体是否扩容，又可计算发生扩容的岩体吸收应变能大小。三轴拉伸与三轴压缩条件下岩石扩容应力的计算表明，广义扩容准则可描述岩石的扩容特性，并分析了产生上述结果的内在机理。广义扩容准则能够用于岩石扩容、地震预报、深部矿产资源的开采及地下工程的稳定性均具有重要意义。

来源：2019年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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