褐煤失水形变特性研究初探

作     者：宋彦琦 马宏发 郑俊杰 杨敏健 申付新 邵志鑫 Song Yanqi;Ma Hongfa;Zheng Junjie;Yang Minjian;Shen Fuxin;Shao Zhixin

作者机构：煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 

出 版 物：《矿业科学学报》 (Journal of Mining Science and Technology)

年 卷 期：2022年第7卷第6期

页      面：689-699页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金(SKLCRSM20KFA1) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金(SKLGDUEK2017) 

主　　题：褐煤 失水 孔隙率 龟裂 损伤 基质吸力 

摘      要：为研究褐煤失水对露天矿煤岩组合边坡稳定性的影响,本文开展了褐煤失水试验,获得了岩样失水率、变形、孔隙率及裂纹演化规律,分析了岩样端面龟裂及分形渐变特征,探究了失水褐煤渐进损伤特性,基于毛细作用原理剖析了岩样裂纹扩展演化规律及作用机理。结果表明:褐煤恒温条件下,试件失水率呈“先陡后缓的增长趋势,且最终接近或超过10%;岩样逐渐产生轴向及环向变形,最终应变分别增至0.0123和0.0203,对应体积应变增至0.0528,且应变增长与失水率渐变趋势相似;岩样失水体积远大于岩石收缩体积,孔隙率对应呈“先陡后缓的增长趋势;岩样侧面横向裂纹渐进发育,且萌生位置渐变为“上端→下端→中部,同时轴向裂纹萌生扩展,岩样端面龟裂特征显著,且裂纹分布分形维数基本呈线性增长趋势,揭示端面存在由均质向非均质转变过程;损伤变量随失水率呈非线性增长,最终增至0.0665,且增长全程可分为线性增长阶段、减速增长阶段、加速增长阶段;受毛细作用控制,孔隙失水过程基质吸力增大是造成岩样轴向及横向收缩变形、竖向裂纹萌生扩展的主因。