动静加载下煤岩应力波传播与能量耗散特性深入研究

本文主要探讨了动静加载下组合煤岩的应力波传播机制及其能量耗散特征。作者利用改进的霍普金森压杆这一实验设备，结合波动力学理论，深入研究了在静态和动态荷载作用下，煤岩结构中的应力波特性。研究重点关注了应力波幅值和静载对于煤岩组合体中应力波的波形、透射系数、反射系数以及能量耗散的影响。 研究发现，应力波幅值和静载显著影响着煤岩组合体中应力波的传播行为。动态加载下，特别是在不同应力波幅值的情况下，煤岩组合结构的弹性与塑性状态对其透射和反射系数有显著影响，这些系数随动载的变化呈现出不同的规律。动态能量耗散与应力波幅值的增加呈正相关，即能量耗散会随着波幅的增大而增大；然而，当静载增大时，能量耗散的增减趋势并非线性，而是呈现出先增后减的态势。 一个重要的观察是，当组合煤岩在静载下的能量耗散快速下降，这在静载与动载比值为0.50~0.75时尤为明显。组合加载下煤岩结构的破坏失稳可以分为两类：一类是由动载主导，另一类是动载诱发，两者的主要能量来源分别是动载和静载。这意味着在不同的地质条件下，如不同的埋深或者与开采空间的距离，应力波的传播机制和能量耗散会有显著的差异。 文章的关键点集中在动静组合加载对煤岩力学行为的影响，特别是如何通过控制这两种加载方式来理解和管理动载冲击地压问题。研究结果对于理解和预测地下开采过程中的应力波行为，优化矿井安全设计，以及防止因应力波引发的地面塌陷和矿压灾害具有重要的工程实践价值。因此，本文的研究成果对于煤炭行业的动态开采管理和灾害防控具有重要意义。