| 冲击荷载下含瓦斯煤能量耗散及损伤破坏规律 |
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| 引用本文： | 王磊,张帅,刘怀谦,陈礼鹏,朱传奇,李少波,王安铖.冲击荷载下含瓦斯煤能量耗散及损伤破坏规律[J].岩土力学,2023(7):1901-1915. |
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| 作者姓名： | 王磊 张帅 刘怀谦 陈礼鹏 朱传奇 李少波 王安铖 |
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| 作者单位： | 1. 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室;2. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院 |
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| 基金项目： | 安徽省科技重大专项项目(No.202203a07020010)；;国家重点研发计划资助项目(No.2020YFB1314203)； |
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| 摘 要： | 为探究冲击荷载下含瓦斯煤体动态响应差异，利用可视化含瓦斯煤分离式霍普金森压杆试验系统，对不同初始瓦斯压力下的煤体进行动态冲击试验，分析了不同瓦斯赋存状态下煤体能量耗散规律，并借助超高速摄像机和数字图像相关(digital image correlation，简称DIC)技术阐述冲击过程含瓦斯煤表面裂纹演化特征，结合分形理论获得了瓦斯压力对破碎煤体分形特征的影响，揭示了瓦斯赋存状态与破碎煤体特征尺寸的内在联系。结果表明：冲击荷载下，含瓦斯煤体应力-应变曲线基于能量耗散规律大致可分为4个阶段，瓦斯对煤体劣化作用显著，破碎耗能与破碎耗能密度随初始瓦斯压力增加均呈指数函数减小；受瓦斯气楔效应影响，冲击荷载下含瓦斯煤体应变场演化更为复杂，煤体破坏逐步从横向层裂破坏演变为横向层裂-纵向劈裂的复合型破坏；瓦斯压力作用下，煤体内部损伤加剧，破坏失稳后，破碎煤体平均粒径及破碎块度尺寸随初始瓦斯压力增加而逐渐减小，但分形维数呈指数函数增加，煤体破碎程度更加剧烈；构建了基于煤体破碎过程中能量消耗守恒的多维动态含瓦斯煤破碎模型，结合试验数据验证了模型的合理性，可较好地描述受瓦斯影响下的破碎煤样特征尺寸。研究成...
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| 关 键 词： | 含瓦斯煤 冲击荷载 能量耗散 数字图像相关 分形特征 破碎模型 |
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