煤體受載損傷過程能量演化規(guī)律與破壞特征試驗(yàn)

摘 要：為研究煤體動(dòng)力災(zāi)害孕育發(fā)展過程的破壞特征及其前兆信息，通過單軸壓縮試驗(yàn)，分析了煤體受載破壞過程中的能量演化規(guī)律，對(duì)煤體失穩(wěn)破壞的前兆特征進(jìn)行了判識(shí)。結(jié)果表明：煤體受載破壞過程呈顯著的非線性演化特征，能夠判識(shí)煤體失穩(wěn)破壞的臨界點(diǎn)、失穩(wěn)點(diǎn)與破壞點(diǎn)信息；煤體受載損傷不同階段能量演化特征差異顯著，進(jìn)入彈性階段后，輸入能快速增加，彈性能占比呈升高趨勢(shì)，耗散能變化較大，煤體失穩(wěn)破壞時(shí)耗彈比呈“階躍”式突變特征，其值從30迅速增至90；定義并計(jì)算了能量耗散率與能量釋放率，該指標(biāo)在煤體破壞的臨界點(diǎn)、失穩(wěn)點(diǎn)與破壞點(diǎn)同樣出現(xiàn)了異常響應(yīng)特征，破壞點(diǎn)處最為顯著，G_d/G_e的值由20突增至100以上。受載煤體失穩(wěn)破壞本質(zhì)上是外界能量輸入與驅(qū)動(dòng)的結(jié)果，煤體能量指標(biāo)能夠更好地揭示試樣損傷破壞過程的非線性演化特征，精細(xì)地捕捉煤體失穩(wěn)破壞的前兆信息。關(guān)鍵詞：受載煤體；單軸壓縮；能量耗散；失穩(wěn)破壞；前兆特征中圖分類號(hào)：TD 315

Energy evolution law and failure characteristics during coal loading and damaging process

LIU Yingke¹，LONG Zhaoxi¹，DENG Qi¹，JIANG Mingjun¹，WEN Xiaojiang¹，WANG Fengchao²，WANG Haitao³，NIU Yue⁴

（1.School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China；2.School of Low Carbon Energy and Power Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China；3.Pingmei No.6 Mine，China Pingmei Shenma Energy and Chemicals Group Co.，Ltd.，Pingdingshan 467000，China；4.State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China）

Abstract：In order to study the failure characteristics during the gestation and development process of coal dynamic disasters and its precursory information，through uniaxial compression experiments，the energy evolution law during coal loading and damaging process was analysed，and the precursory characteristics of coal instability were identified.The results show that the failure process of coal under load has obvious nonlinear evolution characteristics，which can be used to identify the critical point，instability point and failure point information of coal instability and failure.The energy evolution characteristics of coal in different stages of load damage are significantly different.After entering the elastic stage，the input energy increases rapidly，the proportion of elastic energy increases，and the dissipative energy changes greatly.When the coal is destabilized and damaged，the dissipation-elasticity ratio presents a “step” mutation characteristic and its value increases rapidly from 30 to 90.The energy dissipation rate and energy release rate are defined and calculated.The two indexes also have abnormal response characteristics at the critical point，instability point and failure point of coal failure，and the failure point is the most obvious，where the value of G_d/G_e suddenly increases from 20 to more than 100.The instability and failure of the coal under load is essentially the result of external energy input and drive.The coal energy index can better reveal the nonlinear evolution characteristics of the damage and failure process of the sample，and accurately capture the precursor information of coal instability and failure.

Key words：loaded coal；uniaxial compression；energy dissipation；instability failure；precursor characteristics

0 引 言

煤炭是中國(guó)的主體能源和重要的工業(yè)原料，長(zhǎng)期以來為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定提供了有力保障^[1]。煤層采掘過程將不可避免地破壞煤巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致煤巖體發(fā)生動(dòng)力破壞甚至誘發(fā)沖擊地壓、煤與瓦斯突出等動(dòng)力災(zāi)害^[2-4]。隨著煤炭開采深度逐步加深，“三高一擾動(dòng)”的影響突出，煤巖動(dòng)力災(zāi)害的威脅更加嚴(yán)峻^[5-7]。因此研究煤巖動(dòng)力災(zāi)害的孕育發(fā)展過程及其災(zāi)變特征十分重要，是實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與精準(zhǔn)防控的基礎(chǔ)和前提^[8-9]。

通常認(rèn)為，煤巖體發(fā)生變形破壞是內(nèi)部積聚的能量耗散與釋放綜合作用的結(jié)果^[10]。其中，外部載荷對(duì)煤巖體做功并輸入能量，輸入的能量在煤巖體內(nèi)不斷積聚，是導(dǎo)致煤巖體發(fā)生破壞的源頭。煤巖體受載變形過程會(huì)向外界耗散能量，能量的耗散使得煤巖體發(fā)生不可逆的塑性損傷，并導(dǎo)致材料性能的劣化與強(qiáng)度的喪失^[11]。當(dāng)煤巖體積聚的能量達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，在外部擾動(dòng)的作用下發(fā)生能量的大量且突然釋放，這是引發(fā)煤巖體動(dòng)力性破壞的內(nèi)在原因^[12]。謝和平等建立了基于能量耗散的強(qiáng)度喪失準(zhǔn)則和基于可釋放能量的巖體整體破壞準(zhǔn)則^[13]。劉曉輝等認(rèn)為沖擊荷載下的煤巖破壞過程能量釋放具有滯后效應(yīng)，并提出了能反映巖石破碎效果的能量指標(biāo)^[14]。GONG等基于線性儲(chǔ)能定律提出了剩余彈性能指數(shù)，其較其他判據(jù)來判斷巖石材料的巖爆傾向性具有更準(zhǔn)確、科學(xué)的特性^[15]。WEN等基于能量演化提出了一種利用峰前指標(biāo)和峰后指標(biāo)反映巖石脆性的方法^[16]。KIVI等提出了一種基于受壓巖石全應(yīng)力應(yīng)變行為能量轉(zhuǎn)換的脆性評(píng)價(jià)方法，并揭示了峰前區(qū)域的塑性能量耗散機(jī)制^[17]。GAO等認(rèn)為較脆的巖石具有較短的不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展階段和較低的裂紋損傷閾值誘導(dǎo)損傷，并進(jìn)一步提出了失效強(qiáng)度指數(shù)^[18]。趙毅鑫等通過研究沖擊地壓孕育過程中的能量耗散特征，初步建立了沖擊地壓失穩(wěn)判斷方法^[19]。LIU等基于能量耗散的損傷本構(gòu)模型提出了一種新的描述巖石在循環(huán)荷載下的損傷行為^[20]。

上述研究成果為從能量角度研究煤巖體損傷演化過程、揭示其失穩(wěn)破壞特征奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而前人多基于常規(guī)能量指標(biāo)研究煤體損傷演化過程，利用應(yīng)力-應(yīng)變曲線判識(shí)煤體失穩(wěn)破壞信息，難以對(duì)煤巖體發(fā)生破壞的前兆信息進(jìn)行精細(xì)判識(shí)，這制約了從能量驅(qū)動(dòng)角度監(jiān)測(cè)預(yù)警煤巖動(dòng)力災(zāi)害的應(yīng)用。煤巖動(dòng)力災(zāi)害的孕育發(fā)展過程在實(shí)驗(yàn)室條件下可簡(jiǎn)化為單軸壓縮過程。基于此，文中進(jìn)行煤體試樣單軸壓縮試驗(yàn)，通過構(gòu)建煤巖體能量耗散與能量釋放指標(biāo)，研究煤體受載破壞過程的能量演化規(guī)律，揭示煤體失穩(wěn)破壞的能量演化特征與前兆信息，為煤巖動(dòng)力災(zāi)害的超前預(yù)警奠定研究基礎(chǔ)。

1 研究方案

1.1 試驗(yàn)方案

文中采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室MTS 815電液伺服巖石多功能加載試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)試樣進(jìn)行單軸壓縮加載。該系統(tǒng)由加載系統(tǒng)、控制器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)試煤體加卸載破壞過程應(yīng)力、軸向與徑向應(yīng)變等數(shù)據(jù)，其壓縮負(fù)載最大值為1 459 kN，最大行程為±100 mm。

煤體試樣取自安徽省淮北市楊莊煤礦回采工作面，將大塊完整煤體自井下獲取后輸運(yùn)至地面，研制成高100 mm，底面直徑50 mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試樣。選取均質(zhì)度高且物理力學(xué)性質(zhì)基本一致的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。加載方式為單軸線性加載，加載速度為75 N/s，直至煤體失穩(wěn)破壞。

1.2 能量指標(biāo)計(jì)算

1.2.1 三能量指標(biāo)

煤巖體受載破壞全過程中，外部應(yīng)力對(duì)應(yīng)變的積分可記為輸入能U_I，記其中的彈性能為U_e，耗散能為U_d。如圖2所示，在單調(diào)加載模式下，能量指標(biāo)的計(jì)算方法見式（1）^[21]。

式中 σ_i，ε_i為不同主應(yīng)力方向的應(yīng)力與應(yīng)變；ε_iI，ε_id，ε_ie為煤巖體輸入能對(duì)應(yīng)的總應(yīng)變、耗散能對(duì)應(yīng)的塑性應(yīng)變部分、彈性能對(duì)應(yīng)的彈性應(yīng)變部分；L，S為煤巖體試樣的長(zhǎng)度和橫截面積；E為煤巖體彈性模量。

1.2.2 G_e與G_d能量指標(biāo)

單軸壓縮加載模式下，滿足σ₂=σ₃=0，則煤巖體的彈性能可表示為

定義試樣能量演化過程中的能量釋放率G_e與能量耗散率G_d^[18]，計(jì)算方法見式（3）。G_e為單位應(yīng)變?chǔ)摩盼盏膹椥阅埽珿_d為單位應(yīng)變?chǔ)摩旁斐傻牟豢苫謴?fù)變形的耗散能。兩者的演化規(guī)律能夠揭示試樣的變形與損傷機(jī)制。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 煤體受載破壞過程

選取有代表性的煤體試樣試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。圖3為試樣受載破壞過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。結(jié)果表明試樣受載破壞過程呈顯著的非線性特征。隨著應(yīng)力的增加煤體損傷程度不斷升高，并在局部時(shí)刻呈劇烈損傷，最后發(fā)生了失穩(wěn)斷裂破壞。根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，試樣受載破壞全過程可分為以下幾個(gè)階段^[22]。

1）OA段為壓密變形階段，該階段以原生裂隙及孔隙的壓密閉合與變形為主。隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力增加緩慢，而增速呈上升趨勢(shì)。

2）試樣經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間才進(jìn)入線彈性變形階段AB段，且與壓密階段的連貫性較好，其臨界點(diǎn)不易區(qū)分。

3）試樣在B點(diǎn)出現(xiàn)了應(yīng)力的小幅突降，可視為局部劇烈損傷時(shí)刻，隨后應(yīng)力又逐漸回升。BC段可視為彈性變形階段的延續(xù)。

4）試樣在C點(diǎn)達(dá)到應(yīng)力峰值，標(biāo)志著試樣達(dá)到了彈性能的存儲(chǔ)極限，無法再承受更高的應(yīng)力水平。隨后試樣進(jìn)入顯著塑性變形的CD段，進(jìn)入了失穩(wěn)破壞的臨界階段。

5）D點(diǎn)后，應(yīng)力大幅且快速降低，試樣失去了原有的承載能力，進(jìn)入失穩(wěn)破壞階段（DE段）。C點(diǎn)是試樣所能夠承受的應(yīng)力最大值的點(diǎn)，可視為試樣受載的臨界點(diǎn)；繼續(xù)對(duì)試樣加載，試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將逐漸失去承載能力，并在D點(diǎn)出現(xiàn)應(yīng)力的大幅降低，因此D點(diǎn)可視為試樣的失穩(wěn)點(diǎn)；隨著載荷的繼續(xù)增加，試樣將在E點(diǎn)失去殘余承載能力，出現(xiàn)了動(dòng)力性的破壞，并向外界彈射崩落的塊體，應(yīng)力曲線表現(xiàn)為近似“垂直”驟降，因此E點(diǎn)可視為試樣的破壞點(diǎn)。

6）F點(diǎn)后，試驗(yàn)結(jié)束。

基于上述試驗(yàn)結(jié)果，可對(duì)煤體失穩(wěn)破壞過程中的特征點(diǎn)作如下定義，臨界點(diǎn)：煤體的彈性能達(dá)到儲(chǔ)存極限，無法承受更高應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；失穩(wěn)點(diǎn)：煤體無法保持承載能力，應(yīng)力開始在極短的時(shí)間內(nèi)大幅下降且不會(huì)回升的點(diǎn)；破壞點(diǎn)：煤體完全喪失承載能力，并發(fā)生動(dòng)力性破壞對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。

2.2 三能量指標(biāo)演化規(guī)律

圖4為試樣輸入能、彈性能與耗散能指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。定義同一受載階段試樣的耗散能與彈性能的比值為“耗彈比”。由于彈性能是可恢復(fù)的，并不會(huì)對(duì)試樣造成不可逆的損傷破壞，因此該值可以反映能量的分配規(guī)律。對(duì)應(yīng)地，能量指標(biāo)的變化特征分為以下幾個(gè)階段。

1）OA段，應(yīng)力水平較低，外部載荷對(duì)試樣輸入的總能量、試樣積聚的彈性能及試樣為克服外載做功所耗散的能量均處于較低水平。該階段耗彈比波動(dòng)較大，但總體處于高值水平，這主要是由于試樣的變形以裂紋的閉合、壓密與滑移為主，該過程的實(shí)際彈性模量遠(yuǎn)低于彈性模量的理論值，屬于“邊際效應(yīng)”。該階段不影響試樣的失穩(wěn)破壞時(shí)刻的研究，不是文中分析試樣失穩(wěn)破壞的分析重點(diǎn)。

2）AB段，隨著應(yīng)力水平的增加，試樣逐漸進(jìn)入線彈性變形階段，輸入能與彈性能快速增加，耗彈比迅速降低后保持在較低水平。這是由于試樣壓密階段的邊際效應(yīng)快速遞減，該階段的輸入能主要轉(zhuǎn)化為彈性能，且兩者呈并行增長(zhǎng)趨勢(shì)，彈性能得以快速積累，而耗散能增加相對(duì)緩慢。

3）BC段的變化趨勢(shì)與AB段總體一致，并在B點(diǎn)出現(xiàn)了耗散能的小幅突增。說明試樣在該點(diǎn)出現(xiàn)了局部劇烈損傷，且是不可恢復(fù)的，輸入的彈性能快速轉(zhuǎn)變?yōu)楹纳⒛堋椥阅苄》唤怠?/p>

4）CD段，能量指標(biāo)在臨界點(diǎn)（C點(diǎn)）出現(xiàn)了異常，此時(shí)輸入能繼續(xù)增加，而彈性能到達(dá)峰值后不再增加，耗散能反而快速增加，隨后該趨勢(shì)特征不斷增強(qiáng)。

5）DE段，能量指標(biāo)在失穩(wěn)點(diǎn)（D點(diǎn)）呈現(xiàn)出彈性能快速下降，耗散能快速上升的現(xiàn)象，在破壞點(diǎn)（E點(diǎn)）表現(xiàn)最為突出，此時(shí)彈性能驟減而耗散能驟增，導(dǎo)致耗彈比出現(xiàn)了“階躍”式突變。

總體上，煤體能量指標(biāo)的變化規(guī)律能夠揭示內(nèi)部損傷非線性演化過程。相比應(yīng)力-應(yīng)變曲線，能量指標(biāo)特別是耗彈比對(duì)煤體局部劇烈損傷的異常響應(yīng)特征更加突出。如圖4（b）所示，煤體發(fā)生動(dòng)力破壞時(shí)，耗彈比具有顯著的“階躍式”突變特征，彈性能得到大量且快速的釋放，耗散能急劇增高。

2.3 能量釋放率與能量耗散率失穩(wěn)破壞特征

圖5（a）為試樣能量釋放率（G_e）與能量耗散率（G_d）的計(jì)算結(jié)果。G_e與G_d指標(biāo)整體上呈先穩(wěn)定后波動(dòng)的趨勢(shì)，且兩者近似對(duì)稱。對(duì)應(yīng)地，G_e與G_d指標(biāo)的變化特征分為以下幾個(gè)階段。

1）OA階段，G_e與G_d均處于低值水平，雖有波動(dòng)但幅度較小，相比之下，G_d/G_e的值卻波動(dòng)劇烈，這同樣是受到了壓密階段邊界效應(yīng)的影響。

2）AB階段，G_e與G_d同時(shí)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)；兩者的變化呈上下對(duì)稱的特征最為顯著，而G_d/G_e無明顯變化，說明彈性能與耗散能的演化過程規(guī)律性較強(qiáng)。

3）BC階段，試樣進(jìn)入塑性變形階段，期間試樣發(fā)生了非連續(xù)的塑性損傷，彈性能與耗散能的變化并不穩(wěn)定，G_d/G_e呈現(xiàn)顯著的波動(dòng)。

4）C點(diǎn)后，G_e與G_d的波動(dòng)趨勢(shì)更加顯著。臨界點(diǎn)C出現(xiàn)時(shí)，G_e與G_d均表現(xiàn)出由周期性波動(dòng)突變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定波動(dòng)；如圖6所示，失穩(wěn)點(diǎn)D出現(xiàn)時(shí)，G_e由穩(wěn)定波動(dòng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆第厔?shì)，G_d由穩(wěn)定波動(dòng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙厔?shì)；破壞點(diǎn)E出現(xiàn)時(shí)，G_e由穩(wěn)定波動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆第厔?shì)，G_d由穩(wěn)定波動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙厔?shì)。同時(shí)，如圖5（b）所示，G_d/G_e在臨界點(diǎn)、失穩(wěn)點(diǎn)與破壞點(diǎn)均出現(xiàn)了不同程度的突變，其中以破壞點(diǎn)處最為顯著，這與試樣的局部劇烈損傷程度有關(guān)。與上述指標(biāo)不同的是，G_d與G_e在此3點(diǎn)處均出現(xiàn)了異常響應(yīng)的前兆信息，在破壞前兆點(diǎn)E′處，G_d/G_e表現(xiàn)出小幅增長(zhǎng)，其增幅不如破壞點(diǎn)處顯著；在失穩(wěn)前兆點(diǎn)D′處，G_d，G_e呈現(xiàn)出相同趨勢(shì)，均由穩(wěn)定波動(dòng)轉(zhuǎn)為突然下降；在臨界前兆點(diǎn)C′處，G_d/G_e呈現(xiàn)突增趨勢(shì)，G_d，G_e均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。

上述結(jié)果表明，與常規(guī)能量指標(biāo)相比，能量釋放率與能量耗散率隨應(yīng)變變化的時(shí)間效應(yīng)較為突出，能夠更好地揭示煤體能量非線性演化過程的時(shí)序瞬變特征。同時(shí)，G_e與G_d指標(biāo)更加精細(xì)地監(jiān)測(cè)煤體能量演化過程的破壞特征與前兆信息，這對(duì)于進(jìn)一步研究煤體發(fā)生動(dòng)力破壞的超前監(jiān)測(cè)預(yù)警信息，是十分重要的。

3 討 論

在煤體加載過程中，由外部載荷對(duì)煤體做功并輸入能量。其中積聚的彈性能不斷提高煤體的能量密度并趨近于其儲(chǔ)能極限。當(dāng)達(dá)到臨界條件時(shí)，積聚的彈性能在很短的時(shí)間內(nèi)大量的釋放，導(dǎo)致煤體發(fā)生動(dòng)力性破壞與失穩(wěn)災(zāi)變^[23]。在彈性能的積聚過程中，煤體也會(huì)發(fā)生塑性變形與損傷，煤體內(nèi)部裂紋不斷萌生、擴(kuò)展并趨向于貫通，并向外界釋放能量。煤體能量相關(guān)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律能夠揭示內(nèi)部損傷的非線性演化特征與失穩(wěn)破壞的前兆信息^[24]。

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果分析，當(dāng)煤體處于壓密變形階段時(shí)，煤體能量耗散的機(jī)制及方式較為復(fù)雜，導(dǎo)致能量耗散效應(yīng)較為顯著且差異性較大，因而耗彈比較高且波動(dòng)劇烈，G_e與G_d指標(biāo)的變化也較為無序。隨著煤體逐漸進(jìn)入彈性變形階段，輸入的能量大部分轉(zhuǎn)化為可釋放的彈性能并存儲(chǔ)起來，耗散能總體占比偏少且耗散機(jī)制較為單一，因而耗彈比與G_d/G_e指標(biāo)的值基本穩(wěn)定。當(dāng)煤體進(jìn)入塑性損傷與破裂發(fā)育的階段，煤體中的能量耗散機(jī)制逐漸豐富起來，包括裂紋擴(kuò)展與貫通、塑性畸變、滑移摩擦等，耗散能增加、耗彈比增高，G_d/G_e呈增大趨勢(shì)且在局部存在劇烈波動(dòng)，這能夠和煤體發(fā)生局部劇烈損傷的時(shí)刻對(duì)應(yīng)起來，且G_e與G_d指標(biāo)能夠更好地反映能量耗散的瞬變特征。考慮到煤體的非均勻性與各向異性，其能量驅(qū)動(dòng)損傷破壞的演化過程本質(zhì)上也是非線性的，并離散地出現(xiàn)劇烈損傷，使得能量耗散在某個(gè)瞬間產(chǎn)生突變，導(dǎo)致耗散能的突然釋放，這種特征在煤體發(fā)生動(dòng)力性破壞時(shí)最為顯著^[25]。因而能量演化特征特別是G_e與G_d指標(biāo)的突變，相比于應(yīng)力-應(yīng)變曲線及能量指標(biāo)-應(yīng)變曲線更為突出，呈現(xiàn)出規(guī)律性的破壞特征與前兆信息。

4 結(jié) 論

1）煤巖受載破壞過程，本質(zhì)上是能量積聚達(dá)到其儲(chǔ)能極限后突然釋放的結(jié)果。隨著應(yīng)力的增加，煤體內(nèi)部能量不斷積聚與耗散，并在局部時(shí)刻發(fā)生劇烈損傷，最后發(fā)生了失穩(wěn)破壞。基于應(yīng)力-應(yīng)變曲線的突變信息，能夠判識(shí)煤體失穩(wěn)破壞的臨界點(diǎn)、失穩(wěn)點(diǎn)與破壞點(diǎn)響應(yīng)特征。

2）相比應(yīng)力-應(yīng)變曲線，能量三指標(biāo)對(duì)煤體局部劇烈損傷的異常響應(yīng)特征更加突出，數(shù)值突變更加顯著。煤體發(fā)生動(dòng)力破壞時(shí)，耗彈比具有顯著的“階躍式”突變特征，其值從30迅速增至90，彈性能得到大量且快速的釋放，耗散能急劇增高。

3）研究了煤體受載過程能量耗散率與能量釋放率指標(biāo)的變化特征，能夠更加實(shí)時(shí)地反映煤體的損傷破壞特征。相比于常規(guī)能量指標(biāo)，能量耗散率與釋放率在煤體破壞的臨界點(diǎn)、失穩(wěn)點(diǎn)與破壞點(diǎn)同樣出現(xiàn)了異常響應(yīng)特征，尤其在破壞點(diǎn)處，G_d/G_e的值由20突增至100以上。同時(shí)，G_e與G_d指標(biāo)能夠顯著放大煤體失穩(wěn)破壞的異常響應(yīng)特征，精細(xì)地捕捉煤體災(zāi)變的前兆信息，有利于在工程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)超前預(yù)警。

參考文獻(xiàn)（References）：

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