动静加载下含水煤样力学特性与细观分析：强度变化与影响因素

本文主要探讨了"动静组合加载含水煤样的力学特征及细观力学分析"这一主题。研究者王文、李化敏、袁瑞甫等人通过在义马矿区对二1煤样进行实验，利用改良的SHPB（Split-Hopkinson Pressure Bar）和RMT-150试验系统，对煤样在动静组合加载条件下的力学性质进行了深入研究。他们对比了静载加载和动静组合加载两种情况下煤样的应力-应变关系，发现两者之间存在显著差异。 在静载加载下，随着煤样的饱水时间增加，其峰值强度和弹性模量呈现出下降趋势。具体来说，饱水3天和7天的煤样抗压强度软化系数分别为0.66和0.52，显示出水的存在对煤样的强度有负面影响。然而，在动静组合加载下，煤样的动态峰值强度同样随着饱水时间增长而降低，但动态弹性模量却有所提升。比如，饱水3天和7天的抗压强度软化系数分别为0.65和0.60，动态弹性模量提高系数分别达到1.15和1.37，这与饱水砂岩的试验结果显示出不同的规律。 研究还发现，随着饱水时间的增长，动静组合加载下煤样破坏的颗粒尺寸减小，表明水在动态破坏过程中起着更重要的作用。基于翼形裂纹受压扩展原理，研究人员推导出了针对饱水煤样在动静组合加载下动态强度的计算公式，这为理解和预测此类煤样的力学行为提供了新的方法。 值得注意的是，动静组合加载下煤样的动态强度相较于静态强度试验结果提升了10%至30%，这表明煤样的变形和强度特性受到自身结构、含水状态以及加载方式的多重影响。这一研究成果对于理解煤矿开采中的灾害机理、优化采掘技术以及确保安全开采具有重要的实际意义。 总结来说，该研究揭示了含水煤样在动静组合加载下的独特力学响应，为煤样在复杂工况下的力学行为提供了深入的认识，对煤炭行业的工程实践和技术决策具有重要指导价值。