基于煤岩冲击与大变形特征的统一脆延性指标研究

作者：李震; 史文豪; 高鑫; 张呈祥; 崔恒; 徐玉龙

来源：煤炭科学技术, 2022, 50(10): 19-27.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2022-0518

• 冲击倾向性
• 深部工程
• 全应力-应变曲线
• 脆延转换
• 脆性破坏

冲击倾向性和延性分别是硬脆性煤岩和软岩的本质属性，开展岩性表征和脆延转换研究对深部工程安全采掘具有重要意义。为提出一种综合表达脆性破坏和软岩大变形特征的评价指标，总结了现有的冲击倾向性指标，基于全应力-应变曲线建立了统一脆延性指标(Bu),并结合试验数据进行了分析与探讨。结果表明：统一脆延性指标反映了煤岩脆/延性变形特征与破坏程度，统一脆延性指标Bu<0对应峰后应变硬化，Bu=0对应理想弹塑性变形，Bu>0对应峰后应变软化，Bu趋于正无穷对应理想脆性破坏；基于统一脆延性指标将冲击倾向性划分为3个等级，Bu<4.0时为无冲击倾向性，Bu介于4.0～28.0时为弱冲击倾向性，Bu>28.0时为强冲击倾向性。统一脆延性指标为无量纲指标，可以反映单轴条件和不同应力水平下脆性破坏特征，以及软弱或高应力水平下煤岩峰后应变硬化特征，尤其突出了单轴条件下不同煤岩脆性跌落的差别，对测试峰后急剧跌落煤岩的冲击倾向性有非常好的适用性。

• 单位
  山东能源集团有限公司; 中铁第四勘察设计院集团公司; 土木工程学院; 河南理工大学