煤岩蠕变试验及其灾变模型

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摘 要 ：为全面揭示煤岩长历时蠕变破坏机制，开展了长历时煤岩单轴压缩分级蠕变声发射试验，分析了不同应力水平下煤岩蠕变变形和声发射规律，在此基础上，把临界幂律灾变函数引入理想黏弹塑性体，并与Burgers体串联，建立煤岩灾变蠕变模型。结果表明：煤岩单轴蠕变经历减速、稳定和加速蠕变3个阶段，声发射参数的变化规律能很好地反映煤岩蠕变3个阶段的变形特征；减速蠕变阶段内声发射事件较活跃，稳定蠕变阶段内低应力水平下声发射活动比中应力水平多，当从稳定蠕变阶段到加速蠕变阶段时，煤岩突然宏观脆性破坏，应变发生突变，声发射突然增大，呈现灾变破坏特征；高应力水平下的减速和稳定蠕变阶段煤岩内部裂隙充分且均匀发育，最终导致煤岩发生粉碎性的灾变破坏，这一破坏特征不同于单轴压缩破坏的剪切破坏；煤岩灾变蠕变模型能全面体现煤岩减速、稳定和加速蠕变阶段，已有几种非线性蠕变模型预测高应力水平蠕变试验结果相关系数最大为0.74，而灾变蠕变模型预测的相关系数大于0.97。（剩余21171字）