煤岩组合体峰后应力-应变关系及脆性特性研究

本文主要探讨了煤岩组合体在峰后阶段的应力-应变关系以及其脆性特性，这是煤矿采空区覆岩稳定性研究的关键环节。作者宋洪强等人利用单轴和三轴加载实验，对煤岩体在受力卸载后的软化行为进行了深入研究。他们采用了强度参数分段线性演化方法，将等效塑性应变作为应变软化参数，基于Mohr-Coulomb强度准则构建了一种非线性的峰后应力-应变关系模型。该模型能够预测煤岩体在卸载过程中的力学行为，并且理论结果与实验数据有良好的一致性。 通过敏感性分析，研究者发现峰值强度和残余强度对峰后内摩擦角（代表岩石的抗剪强度）的变化具有显著影响。峰值强度的提高会导致内摩擦角增大，从而影响煤岩体的峰值应力；残余强度则与残余内摩擦角相关，对峰后的应力响应起着关键作用。此外，他们提出了应力软化系数作为评价煤岩组合体峰后脆性程度的一个指标。具体到钱家营煤岩组合体的研究案例，当围压从0 MPa增加到5 MPa时，煤岩体的脆性表现出较高的敏感性，意味着在较低围压下，其脆性特性更为显著。然而，当围压超过5 MPa后，脆性程度的变化相对较小，这可能反映出煤体本身的较低强度决定了它在低围压下的易碎性。 总结来说，本研究不仅提供了煤岩组合体峰后应力-应变关系的定量描述，还为理解和预测煤矿采空区覆岩的稳定性提供了科学依据。通过量化脆性特征，有助于制定更合理的矿山开采和灾害防治策略，保障矿井安全。同时，这项工作也拓宽了我们对煤岩力学特性的认识，为进一步优化地下开采技术和防止地质灾害的发生提供了重要的理论支持。