纵波模式下的煤岩体动态响应特性与损伤机理

• 作者: 卢荣辉 张飞超 李峰 毕明鑫 郝志会 陈新宇
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 纵波 动态力学特性 损伤机理 破坏模式
• 年，卷（期）: 2018,（5）
• 页码范围: 1272-1280
• 页数: 9页
• 分类号: TD313
• 字数: 5239字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.0073

摘要

以圆柱煤岩体为研究对象,基于纵波的传播特征与波动控制方程,得出了纵波传播的频率方程,建立了纵波模式下位移、应变、应力、振速与能量动态力学计算模型.仿真计算结果表明:低阶纵波模式下,圆柱煤岩体中应力波的振动较为平缓,可近似认为是准静力载荷作用,煤岩体以剪切破坏为主,而且初始破坏位置主要分布在圆柱煤岩体底面(作用面)且临近表面的区域.高阶纵波模式下,沿圆柱煤岩体径向方向,位移、应变、应力、振速及能量的振动幅值均随着半径无量纲的增大呈现出衰减趋势,大致符合幂函数关系;剪切应力、应变振幅的极值最大,能量衰减速度最快;而且值得注意的是径向、轴向应力/应变振动幅值随着半径无量纲增大逐渐趋于一致,而且方向趋于相反.由此分析可知:圆柱煤岩体在无围压条件下易发生脆性劈裂破坏,主要由拉应力导致;在有围压条件下易发生近似圆锥形破坏,主要属于拉剪破坏;圆柱煤岩体底面(作用面)圆心处的位移、应变、应力、振速及能量动态变化幅值均最大,因此煤岩体损伤破坏的初始位置应为此圆心处.