煤岩体点荷载特性研究：应力分布与破坏影响因素

煤岩体点荷载作用下的特性分析深入探讨了冯美生、张红珠和王来贵三位作者在辽宁工程技术大学力学与工程科学系的研究成果。本文的核心议题围绕点荷载试验，这是一种在岩土工程中广泛应用的方法，用于测定岩石的抗压强度，相较于传统的试验机法，点荷载法因其操作简便、经济而受到青睐。试验过程中，通过弹性理论和弹塑性材料的数值模拟，研究者发现煤体在加载点附近主要承受压应力，但随着距离的增加，会受到沿垂直加载轴方向的弹性拉应力。应力在试件内的分布呈现出近似球状，且受试件形状的影响相对较小。 点荷载试验的典型过程是将试样置于两个球形压头之间，施加集中载荷直到破裂，从而获取岩石的点荷载强度指数和强度各向异性指数，这些数据对于岩石材料的强度分类至关重要。此外，通过分析点荷载强度指数与抗压强度的关系，可以估算出岩石的单轴抗压强度，这使得点荷载仪在非标准试样强度测定以及对软弱或强风化岩石的研究中具有独特优势。 文章着重讨论了点荷载作用下劈裂面上的应力分布情况，通过对半无限平面体进行简化，得出在劈裂面上存在两个相互垂直的主要应力。这种分析方法使得复杂的空间问题得以转化为平面问题，便于计算和理解。研究结果强调了煤体的破坏不仅取决于点荷载下的应力分布，还与节理的空间分布状态紧密相关，这对理解和预测煤岩体的力学行为具有重要意义。 关键词包括点荷载仪、点荷载强度、劈裂面、弱场控制和应力分布，这些关键词突出了研究的核心内容和应用领域。这篇首发论文提供了深入理解煤岩体在点荷载作用下的力学行为的关键见解，为岩土工程实践和理论研究提供了有价值的数据支持。