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基于煤岩冲击与大变形特征的统一脆延性指标研究

Study on unified brittle-ductility index based on burst tendency and large deformation of coal-rock

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冲击倾向性和延性分别是硬脆性煤岩和软岩的本质属性,开展岩性表征和脆延转换研究对深部工程安全采掘具有重要意义.为提出一种综合表达脆性破坏和软岩大变形特征的评价指标,总结了现有的冲击倾向性指标,基于全应力-应变曲线建立了统一脆延性指标(Bu),并结合试验数据进行了分析与探讨.结果表明:统一脆延性指标反映了煤岩脆/延性变形特征与破坏程度,统一脆延性指标Bu<0对应峰后应变硬化,Bu=0对应理想弹塑性变形,Bu>0对应峰后应变软化,Bu趋于正无穷对应理想脆性破坏;基于统一脆延性指标将冲击倾向性划分为3个等级,Bu<4.0时为无冲击倾向性,Bu介于4.0～28.0时为弱冲击倾向性,Bu>28.0时为强冲击倾向性.统一脆延性指标为无量纲指标,可以反映单轴条件和不同应力水平下脆性破坏特征,以及软弱或高应力水平下煤岩峰后应变硬化特征,尤其突出了单轴条件下不同煤岩脆性跌落的差别,对测试峰后急剧跌落煤岩的冲击倾向性有非常好的适用性.

李震、史文豪、高鑫、张呈祥、崔恒、徐玉龙

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河南理工大学 土木工程学院,河南 焦作 454003

煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003

山东能源集团有限公司,山东 济南 250014

中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063

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冲击倾向性 深部工程 全应力-应变曲线 脆延转换 脆性破坏

河南理工大学杰出青年基金国家自然科学基金

J2021-251704097

2022

10.13199/j.cnki.cst.2022-0518

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(10)
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