单轴压缩煤岩损伤演化及声发射特性研究_刘保县.pdf

第28卷增1岩石力学与工程学报Vol.28Supp.1
2009年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2009

单轴压缩煤岩损伤演化及声发射特性研究

1，2111
刘保县，黄敬林，王泽云，刘立
(1.西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039；2.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400044)

摘要：为建立声发射参数与岩石(煤岩)力学破坏机制的关系，更好地了解受载煤岩体的损伤演化规律，进一步揭示
煤岩动力灾害演化过程及灾害时间效应产生机制，利用MTS815岩石力学测试电液伺服试验系统和8CHSPCI–2声
发射检测系统，对单轴压缩煤岩的损伤演化及声发射特性进行试验研究，分析单轴压缩煤岩的声发射特性，提出
基于“归一化”累积声发射振铃计数的损伤变量，建立基于声发射特性的单轴压缩煤岩损伤模型，得出煤岩的损
伤演化曲线和方程。研究表明，声发射信息反映煤岩内部的损伤破坏情况，与其内部原生裂隙的压密及新裂隙的
产生、扩展、贯通等演化过程密切相关，煤岩的声发射特征能较好地描述其变形和损伤演化特性。基于声发射特
性的单轴压缩煤岩损伤模型是合理的。单轴压缩煤岩损伤演化过程可分为3个阶段：初始损伤阶段、损伤稳定演
化和发展阶段、损伤加速发展阶段。煤岩由变形至破坏可视为一逐渐发展过程：由变形、损伤的萌生和演化，直
至出现宏观裂纹，再由裂纹扩展到破坏的全过程。
关键词：岩石力学；煤岩；损伤演化；声发射；损伤变量
中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2009)增1–3234–05

STUDYONDAMAGEEVOLUTIONANDACOUSTICEMISSION
CHARACTEROFCOAL-ROCKUNDERUNIAXIALCOMPRESSION

LIUBaoxian1，2，HUANGJinglin1，WANGZeyun1，LIULi1
(1.SchoolofArchitectureandCivilEngineering，XihuaUniversity，Chengdu，Sichuan610039，China；
2.KeyLaboratoryfortheExploitationofSouthwesternResourcesandtheEnvironmentalDisasterControlEngineering，
MinistryofEducation，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)

Abstract：Inordertostudythedeformationanddamagecharacterunderloadandtofurtherrevealtheevolutionary
processandthetimeeffectmechanismofcoal-rock，damageevolutionandacousticemission(AE)characterof
coal-rockunderuniaxialcompressionarestudiedusingMTS815servo-controlledrockmechanicaltestsystemand
8CHSPCI–2AEsystem.AEcharacterofcoal-rockunderuniaxialcompressionisanalyzed.Anewdamage
variable，whichisdefinedbasedonnormalizedcumulativering-downcountofAE，isproposed；andthedamage
modelofcoal-rockunderuniaxialcompressionisestablished.Damageevolutioncurveandequationofcoal-rock
areobtained.TheresultsshowthatAEinformationcanreflectinternaldamageofcoal-rockandiscloselyrelated
withprimarycrackcompressionandevolutionarycourseofnewcrackgeneration，growth，andconnectivity.AE
candescribethedeformationanddamageevolutioncharacterofcoal-rock.Thenewdamagemodelofcoal-rock
underuniaxialcompressionisreasonable；thedeform