基于時變原理的煤巖系統(tǒng)動力響應(yīng)分析

李忠華，宋 哲

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 力學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

0 引 言

沖擊地壓是地下采動過程中煤巖系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)導(dǎo)致的巖石動力災(zāi)害，沖擊地壓影響范圍較廣且危害程度高，因此研究沖擊地壓的產(chǎn)生機(jī)理是重中之重。對于沖擊地壓機(jī)理的研究有經(jīng)典的剛度理論、強(qiáng)度理論、能量理論、變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論、突變理論和擾動響應(yīng)失穩(wěn)理論等[1]，但諸多理論對于沖擊地壓的分析大部分是從準(zhǔn)靜態(tài)的角度分析煤巖體的能量或應(yīng)力場的變化；潘俊鋒等[2]認(rèn)為沖擊地壓是巖石系統(tǒng)的靜態(tài)孕育在動載擾動下誘發(fā)的動力失穩(wěn)現(xiàn)象；沖擊地壓是煤巖系統(tǒng)在準(zhǔn)靜態(tài)下積累能量，滿足失穩(wěn)判據(jù)達(dá)到臨界狀態(tài)后在動載擾動下產(chǎn)生動力失穩(wěn)造成沖擊，因此從準(zhǔn)靜態(tài)系統(tǒng)的角度分析沖擊地壓并不能較好體現(xiàn)沖擊地壓產(chǎn)生時系統(tǒng)的動力特性。

榮海等[3]認(rèn)為沖擊地壓是時空的統(tǒng)一并提出了煤巖動力系統(tǒng)失穩(wěn)的概念，揭示了該系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)與沖擊地壓顯現(xiàn)的關(guān)系，從能量角度解釋了沖擊地壓的動力失穩(wěn)，但并未充分體現(xiàn)時間變化下各子系統(tǒng)間的聯(lián)系；王來貴等[4]指出準(zhǔn)靜態(tài)平衡力學(xué)系統(tǒng)是巖石力學(xué)系統(tǒng)的一個特例或分支，由此進(jìn)一步提出了運動穩(wěn)定性的概念，認(rèn)為巖石系統(tǒng)是一個動力系統(tǒng)，但運動穩(wěn)定性并未分析動力系統(tǒng)中的慣性部分變化對系統(tǒng)性質(zhì)的影響。時變力學(xué)方面，曹志遠(yuǎn)等[5]給出了黏彈性時變體損傷力學(xué)的基本方程，并對時變效應(yīng)進(jìn)行了定量分析；……