空区FRP约束煤矸石充填体轴压性能及损伤演化研究

doi:10.13545/j.cnki.jmse.2025.0382

采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (2): 467-478.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0382

空区FRP约束煤矸石充填体轴压性能及损伤演化研究

郁林利，夏军武，浦海，李明，李梦茹

中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，江苏徐州221116

出版日期:2026-03-15 发布日期:2026-03-18
通讯作者: 夏军武,E-mail： xiajunwu100@163.com，Tel： 13952298267
作者简介: 郁林利（1996— ），女，江苏省邳州市人，博士，博士后，从事矿山固废资源化利用方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目（52504158，U23A20598，52374147）；江苏省自然科学基金青年项目（BK20251663）

Study on axial compressive behavior and damage evolution of FRP-confined coal gangue concrete in goaf areas

Online:2026-03-15 Published:2026-03-18

摘要/Abstract

摘要： 矿井采空区煤矸石充填体长期处于高湿度和硫酸盐环境中，受采动诱发的高应力作用影响，易出现强度退化与早期损伤累积。为改善其承载能力和耐久性能，采用纤维增强复合材料（FRP）对煤矸石充填体进行约束是一种有效途径。通过单调轴压试验和声发射（AE）监测研究了不同工况、FRP层数、应力比和作用时间等因素对FRP约束煤矸石充填体应力-应变关系及AE响应的影响规律，剖析了裂纹模式及b值等损伤演化机理。结果表明：硫酸盐及高应力作用后，试件应力-应变曲线第一阶段的弹性模量较未劣化状态提高了21.78%~24.2%，而极限应变降低了7.95%~38.56%；AE能量演化主要分为弹性变形、裂纹稳定扩展、裂纹非稳定扩展及破坏4个阶段；随着应力比的增大，试件初始损伤程度升高，裂纹扩展速率加快，且轴压后期剪切裂纹的累计占比逐渐上升，b值呈断崖式下降；基于AE参数并结合混凝土微单元服从Weibull分布的假设，建立了硫酸盐及高应力作用下FRP约束煤矸石充填体的损伤因子演化模型。

关键词: 硫酸盐, 高应力, 煤矸石, 声发射, 损伤模型

中图分类号:

D 853

郁林利, 夏军武, 浦海, 李明, 李梦茹. 空区FRP约束煤矸石充填体轴压性能及损伤演化研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(2): 467-478.

[1]	邱华富, 李宇航, 张云, 何国庆, 王一洺, 李亮亮, . 界面形态对充填体-围岩组合体力学特性影响规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(2): 440-455.
[2]	李明旭, 黄彦华, 王浩杰, 程建龙, 陈镆. 页岩巴西劈裂破坏及声发射特征离散元模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(2): 479-492.
[3]	黄鹏, 隗义美, 李猛, 赵成燚, 滕新勇, 马书轩. 煤矸石混合料路面基层材料力学性能试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2026, 43(1): 48-57.
[4]	孙闯, 樊佳康, 金淳哲, 陶泽. 渗流作用下高陡边坡时效变形特性及演化规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(6): 1455-1466.
[5]	李俊孟, 黄艳利, 李晓彤, 刘亚辉, 吴相儒, 刘佳楠, 王士奇, 芮溥呈, 邬志雄. 纤维改性固废注浆材料浆液固结体承载阻裂特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(4): 925-936.
[6]	郭鹏慧, 杨科, 李家卓, 池小楼, 刘文杰, 吴向辉, . 不同高比含瓦斯岩-煤-岩组合体力学特性及声发射响应规律[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(4): 960-970.
[7]	袁红辉, 张玉江, 齐庆新, 李海涛, 李晓鹏, 张良. 钻孔卸压煤岩力学及冲击倾向特性研究与应用[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 544-555.
[8]	张卫清, 梅璟昕, 柴军, 吴征艳, 邵昊, 伍基仁, 李沛原, . 全煤矸石基地质聚合物固结体制备及力学性能[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(3): 673-683.
[9]	余伟健, 周明娟. 不同次裂隙数目条件下岩石力学特性及破坏模式[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(2): 394-403.
[10]	杨科, 许日杰, 张杰, 池小楼, 刘文杰, 郑诗章, 刘旺军. 含瓦斯煤力学特性及其破坏风险等级预测模型[J]. 采矿与安全工程学报, 2025, 42(2): 404-417.
[11]	祁浩, 李春晓, 李长祺. 基于多重分形理论的花岗岩岩爆试验声发射信号特征研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(5): 934-945.
[12]	谭彦, 郭伟耀, 王浩, 谭云亮, 赵同彬, 张东晓, 方恒宇. 不同倾角断层滑移失稳机制试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(4): 749-758.
[13]	李明, 浦海, 陈彦龙, 吴克通, 吴鹏, 王岚, 岳振. 压剪复合载荷下煤岩蠕变力学特性及声发射特征[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(4): 801-812.
[14]	李勇, 桂辉高, 陈结, 胡双杰, 孙传猛. 不同冻融条件下砂岩损伤力学特性[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(4): 813-823.
[15]	张村, 王磊, 王潇杰, 刘金保, 崔舒畅, 陈见行. 含水率影响下煤体巴西劈裂特性与弱化机制[J]. 采矿与安全工程学报, 2024, 41(2): 362-371.

空区FRP约束煤矸石充填体轴压性能及损伤演化研究

Study on axial compressive behavior and damage evolution of FRP-confined coal gangue concrete in goaf areas

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价