煤炭学报

作者：岳少飞, 王开, 张小强, 康天合, 闫建兵, 姜玉龙, 郭泽雄,

关键词：分级加载蠕变, 加载速率, 蠕变特性, 硬化−损伤, 能量耗散,

动压影响下蠕变煤体的力学特性对复采区遗留煤柱的稳定性及其控制具有重要的工程意义。通过开展不同加载速率条件下无烟煤的分级加载蠕变和加卸载试验，对无烟煤蠕变过程的应变特征、弹性模量及蠕变速率演化特征进行研究，并基于无烟煤的线型储能规律表征了蠕变过程的能量耗散规律，进一步阐释了无烟煤蠕变“硬化−损伤”机制。结果表明：加载速率小于0.04 mm/s时，无烟煤试件的轴向应变表现出明显的瞬时特性，但径向应变表现出明显的滞后性和蠕变性；随着加载速率的增加，试样在加载阶段的轴向硬化及径向扩容现象显著增强，蠕变速率衰减特征越显著。试样的实际屈服应力与加载速率满足线性下降关系，其储能系数、蠕变极限弹性能随加载速率增加均呈现先增加后趋于稳定的趋势；各应力水平的能量耗散率演化呈现“降低—稳定—增加”的趋势，分别对应试件的压密、弹性和屈服破坏阶段。从能量耗散角度分析无烟煤试样的“硬化−损伤”机制：硬化及损伤效应作用于蠕变全过程，试样在弹性阶段硬化及损伤作用效果相当导致试样的能量耗散率稳定，试样进入屈服破坏阶段后损伤效应占主导地位导致能量耗散率快速增加；试样硬化及损伤效应均随加载速率的增大逐渐显著，加载速率小于0.04 mm/s时，试样硬化效应强于损伤效应导致试样极限弹性能快速增加；加载速率增大导致的屈服应力降低会加速试样的损伤演化，当加载速率大于0.04 mm/s后，试样的损伤效应显著增强，硬化及损伤相互制约导致试样极限弹性能趋于稳定。

来源：2023年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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