11_岩石力学与工程学报-深部煤岩单体及组合体的破坏机制与力学特性研究.pdfVIP

第 30 卷 第 1 期 岩石力学与工程学报 Vol.30 No.1 2011 年 1 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan .，2011 深部煤岩单体及组合体的破坏机制与力学特性研究 左建平 1，2 2，3 1 3 ，谢和平 ，吴爱民 ，刘建锋 (1. 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083 ； 2. 中国矿业大学 岩石力学与分形研究所，北京 100083 ；3. 四川大学 水利水电学院，四川 成都 610065) 摘要：采用 MTS815 试验机对钱家营岩样、煤样和煤岩组合体进行单轴和三轴压缩试验，获得不同应力条件下煤 岩单体及组合体的破坏模式和力学行为，并比较异同。单轴条件下钱家营砂岩的破坏以剪切、劈裂及混合破坏模 式为主，并且砂岩的峰值强度、弹性模量和波速近似成正比关系；在一定条件下砂岩能产生 II 类曲线，但需采用 环向位移控制加载，且砂岩需具有高强度和低非均质度，但煤和煤岩组合体几乎不发生 II 类曲线破坏。单轴条件 下煤样以劈裂破坏机制为主，但煤样的峰值强度与弹性模量、波速的关系基本不明显。对于不同围压下煤岩组合 体的破坏主要发生在煤体内部：单轴条件下煤岩组合体的破坏以劈裂破坏为主，而煤体内部发生的破坏由于裂纹 的高速扩展有可能贯通到岩石中去，从而导致岩石的破坏，并且煤岩组合体破坏后几乎完全丧失承载能力；而三 轴试验中，煤岩组合体的破坏以剪切破坏为主，但破坏后还有残余强度。随着围压升高煤岩组合体弹性模量总体 趋势是初始缓慢增加，当围压超过 15 MPa 后弹性模量迅速增加；组合体的峰值强度与围压基本成线性关系。 关键词：岩石力学；围压；煤岩组合体；破坏模式；II 类曲线；残余强度 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2011)01 –0084 –09 INVESTIGATION ON FAILURE MECHANISMS AND MECHANICAL BEHAVIORS OF DEEP COAL-ROCK SINGLE BODY AND COMBINED BODY 1，2 2，3 1 3 ZUO Jianping ，XIE Heping ，WU Aimin ，LIU Jianfeng (1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China； 2. Institute of Rock Mechanics and Fractals ，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China；3. College of Water Resource and Hydropower ，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610065，China) Abstract ：Testing system MTS 815 is used to carry out uniaxial and triaxial compression tes