基于能量耗散的软硬互层采动裂隙演化规律实验研究
随着我国煤矿开采深度及强度的不断增加,煤层瓦斯灾害随之加强,加之煤层瓦斯赋存的“三高三低”特征,使得单一抽采瓦斯方法的治理效果不甚理想,利用煤层开采后卸压抽采瓦斯,是我国煤矿瓦斯治理的重要方向。本文系统评述了采动裂隙演化及破断规律、岩石裂隙定量描述分形计算、岩体变形失稳能量分析等诸多成果,认为从能量角度分析采动裂隙演化过程,是定量描述采动裂隙演化及分布机制的关键。
本文选择典型岩样,根据煤层开采过程中煤岩体的力学行为,通过实验室实验研究了单轴循环加载、加载速率、围压、高径比、岩性等条件下岩体变形破坏过程中弹性能密度、耗散能密度变化规律,得到了岩体变形破坏过程中的能量耗散规律,据此构建了基于能量耗散的损伤本构方程,对软硬互层岩体受拉、压应力状态下软硬互层岩体积聚能量进行分析,建立了基于可释放能量的软硬互层岩体破坏准则,以此分析了软硬互层覆岩的破坏类型,受压时,软岩层先于邻近硬岩层发生破坏,而受拉时,软硬互层岩体以形成离层裂隙为主。通过物理相似模拟实验及FLAC3D数值模拟,分析煤层开采后裂隙发展及分布形态、应力分布、声发射特征随软硬互层厚度 ...