单轴压缩煤岩损伤演化及声发射特性研究

摘要

为建立声发射参数与岩石（煤岩）力学破坏机制的关系，更好地了解受载煤岩体的损伤演化规律，进一步揭示煤岩动力灾害演化过程及灾害时间效应产生机制，利用MTS815岩石力学测试电液伺服试验系统和8CHS PCI-2声发射检测系统，对单轴压缩煤岩的损伤演化及声发射特性进行试验研究，分析单轴压缩煤岩的声发射特性，提出基于“归一化”累积声发射振铃计数的损伤变量，建立基于声发射特性的单轴压缩煤岩损伤模型，得出煤岩的损伤演化曲线和方程。研究表明，声发射信息反映煤岩内部的损伤破坏情况，与其内部原生裂隙的压密及新裂隙的产生、扩展、贯通等演化过程密切相关，煤岩的声发射特征能较好地描述其变形和损伤演化特性。基于声发射特性的单轴压缩煤岩损伤模型是合理的。单轴压缩煤岩损伤演化过程可分为3个阶段：初始损伤阶段、损伤稳定演化和发展阶段、损伤加速发展阶段。煤岩由变形至破坏可视为一逐渐发展过程：由变形、损伤的萌生和演化，直至出现宏观裂纹，再由裂纹扩展到破坏的全过程。