摘要： 为进一步揭示复杂应力环境中承载煤岩损伤演化机理,保障地下工程安全,开展考虑初始损伤和加载速率效应对煤体力学行为及声发射响应特征试验,通过引入耗散能累积程度定量评估并指导循环加卸载试验，获得不同初始损伤程度(D0=0,0.15,0.2，0.3)的煤样,借助波速差异性指标剔除离散程度较大的试样,开展单轴压缩声发射监测试验。结果表明:高初始损伤煤体促进裂隙扩展并劣化其承载力;初始损伤增加过程中,峰值应力呈二次函数关系下降,降幅为16.91％,26.81％和22.35％;声发射具有阶段性分期间对应特征,随着初始损伤的增大,活跃期占比增加且期间裂纹中心偏转加剧。高加载速率可抑制裂隙扩展,缩短压密及塑性变形阶段并强化微结构承载力,加载速率由0.002 mm／s至0.01 mm／s再增至0.1 mm／s,峰值应力均值呈“突增—缓增”分区上升趋势,该效应在低加载速率阶段更明显。累计振铃计数与加载速率呈幂函数降低关系,较高加载速率可使声发射活跃期和剧烈期向前推进,宏观断裂形态由剪切转为垂直劈裂,并产生更大占比声发射信号;但高加载速率下限制受载时间,利用声发射事件定位较难实现微裂纹空间展布,同时讨论了考虑初始损伤和时间效应的损伤方程。研究成果可为煤炭地下工程灾害监测预报提供参考。

关键词: 煤岩, 初始损伤, 加载速率, 力学特性, 声发射响应

中图分类号: 

• TD 315