摘要：

研究围绕“同一矿井煤岩试样会出现强度相近但峰后应力降模量明显差异，进而引起多种冲击倾向性判定结果和能量演变特征”的现象，以物理实验为基础，分析考虑了孔、裂隙对有效承载面积的削减作用，建立了基于孔隙率的初始损伤表达式，结合非均匀性统计理论构建了煤岩本构关系及损伤演化方程。基于煤岩破碎后块体分布的自相似性，理论推导获得了以分形维数表征的破碎块体新增表面积及耗散能密度计算公式并实验验证。研究表明：随所受载荷增加，煤岩损伤演化曲线呈现为“受载初期平直、临近峰值陡增”的典型“S”型变化，且损伤在峰值点均低于0.5并集中于峰后阶段发展，冲击倾向性增强其初始和应力峰值损伤越低，损伤越集中于峰后发展；煤岩产生损伤演化特点随冲击倾向性变化的主要原因是孔裂隙发育及不同物质组成所致，孔隙率逐渐增加使试样更易在缺陷部分发生微裂隙扩展并与相邻的缺陷部分汇聚而形成宏观破裂；弱冲击倾向试样宏观煤岩成分具有更多暗煤，反之冲击倾向性增强煤岩中镜煤、亮煤占比增加，两种宏观煤岩组分虽均使煤岩展现出较高的抗压强度，但暗煤韧性大与之相对应的亮煤、镜煤脆性特征更为显著，表现出峰后软化及损伤差异；冲击倾向性增强，煤岩破碎程度增加即分形维数升高、碎块分布向更小尺寸集中；随碎块分形维数增加，破碎耗散能理论曲线呈斜率升高的“下凹”型增长，更为直观的反映了煤岩冲击倾向性与破碎度、盈余能间的正相关关系。

关键词:

冲击倾向性, 初始损伤, 力学本构关系, 分形理论, 破碎能

中图分类号: 

• TD 315