基于简支梁模型的岩体超低摩擦效应理论分析

摘要

考虑深部煤层开采情况，基于塑性动力学理论建立岩体超低摩擦效应简支梁模型，通过理论推导得到动载荷作用下项板在弹性阶段和弹塑性阶段，岩层与顶板间接触界面法向应力解析表达式，分析动荷载P（f）作用下接触面法向应力与初始接触面法向应力的比值（q／p）与顶板位置参数善及时间t的关系曲线，据此得到岩体接触界面摩擦力变化规律，从塑性动力学角度解释岩体超低摩擦效应。研究结果表明：动载荷作用下，项板在弹性和弹塑性状态，岩层与顶板间接触界面法向应力均有所降低，且降低幅度十分显著，即其接触界面摩擦力急剧下降，具有“摩擦消失”效应，这充分说明岩体超低摩擦效应的存在；比较弹性变形阶段与弹塑性变形阶段接触界面法向应力变化，前者降低幅度更大，说明顶板在弹性阶段岩层与顶板间接触界面更易发生超低摩擦效应。