三軸卸荷條件下煤體力學特性和能量耗散演化

魯細根，紀洪廣，余小妹，蔣 華，高 宇 ，吳浩源

(1.北京科技大學 土木與資源工程學院，北京 100083；2.南昌工學院 人居環境學院，南昌 330108；3.青島國信建設投資有限公司，山東 青島 266061；4.青島國信膠州灣第二海底隧道有限公司，山東 青島 266061)

煤炭資源開采伴生著采場應力的調整，由于開采活動和工作面布置的影響，孤島工作面煤體和巷道受到周邊開采擾動影響，煤體因為卸荷力學行為而表現出動態破壞特性，其伴生的地質動力災害往往是地下工程面臨的難題[1-2]，研究應力狀態改變導致的煤巖體力學特性演變特點對于煤礦災害防控具有重要意義。

針對煤巖體力學特性研究，楊永杰等[3]通過硬煤周期荷載試驗發現煤體循環荷載疲勞破壞“門檻值”；蘇承東等[4]發現循環荷載下煤樣彈性模量、峰值強度、殘余強度以及圍壓回歸得到的摩擦系數演變規律；彭瑞東等[5]根據三軸循環加卸載試驗發現圍壓限制煤體損傷發展，提出了基于能量分析的損傷變量定義；楊圣奇等[6]基于顆粒流數值方法發現煤樣裂紋形成的剪切帶是彈性模量和塑性應變出現拐點的主要原因；左建平等[7]基于煤巖組合體循環加卸載中彈性應變和殘余應變，提出了軸向裂紋閉合模型和峰前應力-應變關系模型；Duan等[8]基于巖石循環加卸載試驗分析體應變、彈性模量演變特點；尤明慶等[9-10]對巖石試樣循環加卸載強化作用進行了探討。

通過研究卸荷力學行為對于煤巖體強度和變形影響，許江等[11]發現卸荷路徑下峰值強度明顯低于常規三軸壓縮試驗峰值強度；……