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循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
被引量：
6
1
作者
王凯
左晓欢
+3 位作者
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期767-784,共18页
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载...
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。
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关键词
煤岩复合结构
循环载荷作用
加(卸)载速率
宏-细观特征
能量-损伤本构模型
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职称材料
煤粒瓦斯解吸-扩散数值模型适用性及参数敏感性研究
2
作者
张迪
丰程涛
+1 位作者
李鹏
田昊晨
《煤炭工程》
北大核心
2024年第10期281-288,共8页
研究煤中瓦斯解吸-扩散规律,对于充分认识煤中瓦斯运移机理、科学利用瓦斯资源、精准防治瓦斯灾害具有重要意义。采用数值模拟研究方法,对单孔模型、双孔模型及动扩散系数模型在煤粒瓦斯解吸-扩散过程中的适用性进行了对比和分析,研究...
研究煤中瓦斯解吸-扩散规律,对于充分认识煤中瓦斯运移机理、科学利用瓦斯资源、精准防治瓦斯灾害具有重要意义。采用数值模拟研究方法,对单孔模型、双孔模型及动扩散系数模型在煤粒瓦斯解吸-扩散过程中的适用性进行了对比和分析,研究了双孔模型与动扩散系数模型的瓦斯压力分布规律及模型各参数对煤样变质程度、粒径、吸附平衡压力的敏感性。结果表明,相较于单孔模型,双孔模型与动扩散系数模型可以更加精准描述全阶段瓦斯解吸-扩散规律。双孔模型与动扩散系数模型以不同方式描述了瓦斯解吸-扩散过程,相较于双孔模型,动扩散系数模型中煤粒径向瓦斯压力梯度较大。煤样变质程度、粒径、吸附平衡压力等对模型各参数有较大影响,其本质均为煤中孔隙结构差异。研究结果可为合理选择瓦斯解吸-扩散模型及其参数提供借鉴。
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关键词
瓦斯扩散
双孔模型
动扩散系数模型
孔隙结构
数值模拟
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职称材料
题名
循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
被引量：
6
1
作者
王凯
左晓欢
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
机构
中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
中国矿业大学(北京)研究生院
中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期767-784,共18页
基金
国家自然科学基金资助项目(52130409,52374249)
国家自然科学基金创新群体资助项目(52121003)。
文摘
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。
关键词
煤岩复合结构
循环载荷作用
加(卸)载速率
宏-细观特征
能量-损伤本构模型
Keywords
coal-rock composite structure
cyclic loading action
loading rate
macro-mesoscopic characteristics
en-ergy-damage constitutive model
分类号
TD713 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
煤粒瓦斯解吸-扩散数值模型适用性及参数敏感性研究
2
作者
张迪
丰程涛
李鹏
田昊晨
机构
国能神东煤炭集团有限责任公司
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
出处
《煤炭工程》
北大核心
2024年第10期281-288,共8页
基金
国家自然科学基金项目(52130409,52121003)。
文摘
研究煤中瓦斯解吸-扩散规律,对于充分认识煤中瓦斯运移机理、科学利用瓦斯资源、精准防治瓦斯灾害具有重要意义。采用数值模拟研究方法,对单孔模型、双孔模型及动扩散系数模型在煤粒瓦斯解吸-扩散过程中的适用性进行了对比和分析,研究了双孔模型与动扩散系数模型的瓦斯压力分布规律及模型各参数对煤样变质程度、粒径、吸附平衡压力的敏感性。结果表明,相较于单孔模型,双孔模型与动扩散系数模型可以更加精准描述全阶段瓦斯解吸-扩散规律。双孔模型与动扩散系数模型以不同方式描述了瓦斯解吸-扩散过程,相较于双孔模型,动扩散系数模型中煤粒径向瓦斯压力梯度较大。煤样变质程度、粒径、吸附平衡压力等对模型各参数有较大影响,其本质均为煤中孔隙结构差异。研究结果可为合理选择瓦斯解吸-扩散模型及其参数提供借鉴。
关键词
瓦斯扩散
双孔模型
动扩散系数模型
孔隙结构
数值模拟
Keywords
gas diffusion
bidisperse model
dynamic diffusion coefficient model
pore structure
numerical simulation
分类号
TD712 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型
王凯
左晓欢
杜锋
孙加智
鞠杨
丰程涛
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
煤粒瓦斯解吸-扩散数值模型适用性及参数敏感性研究
张迪
丰程涛
李鹏
田昊晨
《煤炭工程》
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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