不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究.pdf

第 32 卷第 5 期岩土力学
2011 年 5 月 Rock and Soil Mechanics May 2011
文章编号:1000-7598 (2011) 05-1333-07


不同倾角组合煤岩体的强度与破坏机制研究
郭东明,左建平,张毅,杨仁树
(中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083)

摘要:对 4 种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究,获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制,
并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明,单轴荷载条件下煤岩组合体的
破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小,而后迅速减小;同种倾角条件下,煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高
而逐渐升高,并且煤岩组合体的倾角越小,破坏强度升高的速率越慢,而倾角越大,升高的速率越快,可见围压对于大倾角
裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角,其中组合体黏聚力随着倾角的增加
而逐渐减小,但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证,发现随着倾角由 0°增加到 60°,
外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降,当倾角超过 45°~50°后,外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离,这是
煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。
关键词:煤岩组合体;不同倾角;不同围压;破坏强度;破坏机制转变
中图分类号:TU 43 文献标识码:A


Research on strength and failure mechanism of deep coal-rock
combination bodies of different inclined angles

GUO Dong-ming, ZUO Jian-ping, ZHANG Yi, YANG Ren-shu
(School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

Abstract: Experimental and numerical simulation researches on the strength property and failure mechanism of different inclined
angles coal-bination bodies have been carried out. The macro-failure mechanism of coal-bination bodies has been
obtained. And the effect of the interface between coal and rock has also been analyzed in detail. The uniaxial experimental results
indicate that the failure strength of