煤炭学报

作者：王涛, 葛丽娜, 赵洪宝, 张向阳, 张欢, 李文璞,

关键词：非对称荷载, 含孔煤岩试件, 应变局部化, 损伤本构模型,

受地势起伏或工程开挖影响，隧道与地下开采巷道常受到不同程度的非对称荷载作用。 为 了分析非对称荷载对煤岩变形损伤规律的影响，以含中心孔洞原煤与型煤为研究对象，采用数字图 像相关( DIC) 的全场非接触应变测量方法，实时评估了不同程度非对称荷载单轴压缩下煤岩表面 应变场局部化演化进程，分析了不同加载方式下煤岩的损伤破坏过程;基于统计指标定义了损伤变 量，建立了能够同时反映原煤与型煤全应力应变特征的损伤本构模型。 研究结果表明:非对称荷载 不会改变原煤与型煤试样应力应变曲线的阶段性特征，两者应力应变曲线仍表现为初始压密阶段、 线性变形阶段、塑性屈服阶段与破坏后阶段;原煤与型煤试样的峰值应力、局部化启动应力均随着 荷载非对称程度的增加呈线性函数规律降低，荷载非对称程度越大，煤样越容易发生破坏;均布荷 载压缩时，中心孔洞可看做煤样的初始损伤，压密阶段原煤主要表现为原生裂隙受压闭合与中心孔 洞的变形，高应变值呈全域散乱分布，型煤试样主要表现为内部颗粒相对错动导致的颗粒间孔隙减 少与中心孔洞的变形，高应变值在中心孔洞集中，均布荷载压缩时含孔原煤主要发生近 X 型剪切 破坏，表现出硬脆性特征;型煤试样主要发生拉-剪复合破坏，表现出软塑性特征;非对称荷载作用 时，由于加载区与非加载区交界面剪切作用带的存在，原煤与型煤均发生宏观剪切破坏，应变局部 化带能够很好反映表面主控裂纹位置，应变局部化带与表面主控裂纹的形态受加载区与中心孔洞 的相对位置影响，且中心孔洞的存在可引导两者的演化方向，其引导效果受控于煤岩强度，煤岩强 度越大，中心孔洞对两者形态影响越小;建立的损伤本构模型能够较好地反映室内试验原煤与型煤 应力应变曲线各阶段特征。

来源：2022年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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