采动岩体能量释放及灾变机制研究

第３３卷增２

２０１４年８月岩石力学与工程学报ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．３３Ｓｕｐｐ．２Ａｕｇ．，２０１４

采动岩体能量释放及灾变机制研究

薛东杰，周宏伟，钟江城，黄亚明

（中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京１０００８３）

摘要：岩石硐室开挖或巷道掘进过程中，材料的采动力学行为取决于应力场的真实转换过程，是对应力场的真实

响应，区别于材料本征力学行为。由此，设计采动力学试验，依据开挖过程中煤岩体支承压力与水平应力响应过

程，从理论上与传统常规三轴试验材料本征力学行为结果对比，讨论采动力学行为下应变软化过程能量释放特性

及突发性。进一步对地应力在能量存储的构成进行讨论，认为采动力学试验破坏所需要的能量远小于传统试验，

合理解释煤岩体发生动力破坏的机制，浅部也有可能发生动力破坏，高地应力是能量聚集的主导因素，是发生动

力破坏的必要条件而非充分条件。

关ｔ词：岩石力学；采动力学行为；能量；应变软化：动力破坏

中圈分类号：Ｔｕ４５文Ｉ引呆识码ｌＡ文章■号：１０００—６９１５（２０１４）增２—３８６５—０８

ＭＩＮＩＮＧ．ＩＮＤＵＣＥＤＲＥＬＥＡＳＥｏＦＥＮＥＲＧＹＦＲｏＭＲｏＣＫ

ＭＥＣＨＡＮＩＳＭｏＮＣＡＴＡＳＴＲｏＰＨＩＣＦＡＩＬＵＲＥＡＮＤ

ＸＵＥＤｏｎｇｊｉｅ，ＺＨＯＵＨｏｎｇｗｅｉ，ＺＨＯＮＧＪｉａｎｇｃｈｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＹａｍｉｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｎｉｎｇ—ｉｎｄｕｃｅｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｒｏｃｋｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

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与释放，破裂损伤区越大耗散能量越多，尤其是发

１引言生动力破坏时，大量弹性能转换成动能与耗散能。

目前室内三轴试验仍是研究煤岩体各种特性的主要

煤岩体破坏从能量角度讲是储存能量的耗散

收麓日期ｌ２０１３—０５—１４；●目日期ｌ２０１３—０８—２１方法，应力一应变曲线不仅能反映材料的力学特性，

基金项目－国家重点基础研究发展计划（９７３）项目（２０１ＩＣＢ２０１２０１）；中国博士后科学基金资助项Ｉｊ（２０１４Ｍ５５０１０２）；中央高校基本科研业务资助项目（２０１０ＹＬ０７）

作者筒介ｌ薛东杰（１９８６一），男．博士，２００７年毕业于山东科技大学工程力学专业，主要从事岩石力学及采矿工程方面的教学与研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｅｄｏｎｇｊｉｅ＠１６３．ｃｏｒｎ

ＤｏＩｔ１０．１３７２２／ｊ，ｃｎｋｉ．ｊｒｍｅ．２０１４．ｓ２．０６０