摘要： 深部煤炭开采过程中，煤柱受采动应力扰动影响显著。为揭示复杂应力扰动对煤柱变形失稳的影响机制，本文基于变上下限多级循环加卸载（VL-MCLU）、恒定下限多级循环加卸载（CL-MCLU）、变上下限梯级循环加卸载（VL-SCLU）3种应力路径开展煤的三轴压缩实验，研究循环加卸载作用下煤的力学损伤行为、声发射响应特征及能量演化机制。研究结果表明：不同应力路径下，煤体表现出相同的特征，煤的弹性模量均呈现“上升—波动—下降”的趋势，且循环荷载能够降低煤的峰值强度，泊松比均呈逐渐增大的趋势。煤体的破坏类型是以剪切破坏为主导的拉剪混合破坏，煤体损伤变量、总应变能、弹性应变能、耗散能均随循环次数和轴向应力增大而增大，累积耗散能与循环次数呈指数关系。具体来看，VL-MCLU时，煤体产生硬化效应，AE信号表现出显著的Kaiser效应；CL-MCLU时，煤体则表现出软化效应的特征，AE信号兼具Kaiser和Felicity效应，且煤的破坏程度最低；VL-SCLU时，煤受硬化效应和软化效应的交替影响，峰值强度降低最为显著，煤破坏得更彻底，表现在产生的损伤最多，累积耗散能最大，破坏产生更多的细颗粒碎屑，AE信号同样表现出Kaiser和Felicity效应。本研究可为深入理解深部煤柱变形特征及其能量机制、提高深部煤层顶板灾害防治水平提供理论支撑。

关键词: 循环加卸载, 破坏变形特征, 疲劳损伤, 能量演化, 声发射特性

中图分类号: 

• TD 324