第
41
卷
第
11
期
煤 炭 学 报
Vol. 41 No. 11
2016
年
11
月
JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
Nov. 2016
左
建平
,
陈岩
,
张俊文
,
等
.
不同围压作用下煤
-
岩组合体破坏行为及强度特征
[J].
煤炭学报
,2016,41( 11)
: 2706 - 2713. doi: 10.
13225 /j. cnki. jccs. 2016. 0456
Zuo Jianping,Chen Yan,Zhang Junwen,et al. Failure behavior and strength characteristics of coal-rock combined body under different con-
fining pressures[J]. Journal of China Coal Society,2016,41( 11) : 2706 - 2713. doi: 10. 13225 /j. cnki. jccs. 2016. 0456
不同围压作用下煤
-
岩组合体破坏行为及强度特征
左
建平
1,2
,
陈 岩
1
,
张
俊文
3
,
王
金涛
1
,
孙
运江
1
,
姜
广辉
1
( 1.
中
国矿业大学
(
北京
)
力学与建筑工程学院
,
北京
100083; 2.
中国矿业大学
(
北京
)
煤炭资源与安全开采国家重点实验室
,
北京
100083;
3.
黑龙江科技大学 矿业工程学院
,
黑龙江 哈尔滨
150022)
摘 要
:
通
过
MTS815
试验机对钱家营矿煤
-
岩组合体进行常规三轴压缩试验
。
研究表明
:
围压作
用下煤
-
岩组合体压密阶段较短
,
具有明显的线弹性及塑性屈服阶段
,
且随着围压的增大
,
峰后延
性特征明显
;
根据峰值应变
、
弹性模量
、
破断角
、
强度的变化规律
,10 ~ 15 MPa
为组合体变形减缓的
临界区间
;
煤样破坏主要以单斜面剪切破坏为主
,
并且个别岩体部分产生与煤样一致的剪切面
,
破
断角处于
14. 1° ~ 38. 8°,
均值为
26. 84°
与理论破断角
28. 31°
相差不大
;
随着围压的增大
,
残余强度
有增高趋势
,
岩石强度衰减系数与之相反
。
围压从
0 ~ 5 MPa,
强度衰减系数降幅最大
,
体现出对围
压的敏感性
,
随后围压继续升高
,
强度衰减系数呈线性递减
;
利用
Hoek - Brown
和广义
Hoek -
Brown
准则对煤
-
岩组合体强度进行分析
,
讨论了适用于煤
-
岩组合体的参数
m,s
值
。
关键词
:
岩石力学
;
煤
-
岩组合体
;
峰值应变
;
残余强度
;
峰值强度
中图分类号
: TD315
文献标志码
: A
文章编号
: 0253 - 9993( 2016)
11 - 2706 - 08
收
稿日期
: 2016
-
04
-
11
修
回日期
: 2016
-
06
-
13
责
任编辑
:
许书阁
基金项目
:
国家自然科学基金资助项目
( 51374215,11572343)
;
北京市科委重大科技成果转化落地培育资助项目
( Z151100002815004)
作
者简介
:
左建平
( 1978—)
,
男
,
江
西高安人
,
教授
,
博士生导师
,
博士
。E - mail: zjp @ cumtb. edu. cn。
通讯作者
:
张俊文
( 1977—)
,
男
,
内
蒙古
凉城人
,
副教授
,
硕士生导师
,
博士
。E - mail: zhangjunwen1977@ 163. com
Failure behavior and st rength characteristics of coal-rock combined
body under different confining pressures
ZUO Jian-ping
1,2
,CHEN Yan
1
,ZHANG Jun-wen
3
,WANG Jin-tao
1
,SUN Yun-jiang
1
,JIANG Guang-hui
1
( 1. School of Mechanics & Civil Engineering,China University of Mining and Technology( B eijing)
,Beijing 100083,China; 2. State Key Laboratory of Coal
Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology( Beijing) ,Beijing 100083,China; 3. School of Mining Engineering,Heilongjiang Uni-
versity of Science and Technology,Harbin 150022,China)
Abstract: A testing system MTS 815 was used to carry out triaxial compression test for Qianjiaying coal-rock combined
body. The results show that the consolidation stage is shorter and it apparently has a linear elastic stage and a plastic
yield stage under the influence of confining pressure. Ductility of post-peak stage is much more apparent with the in-
crease of confining pressure. B ased on the change laws of peak strain,elastic modulus,rupture angle and strength,the
threshold confining pressure of deformation is 10 - 15 MPa. The failure mode of coal body is mainly shear failure,and
some rock bodies have the same failure mode with coal body. The rupture angle is within the range of 14. 1° - 38. 8°
and its average value is 26. 84° which has little difference with 28. 31° calculated using Coulomb strength criterion.
Residual strength has an increasing trend with the increase of confining pressure while rock D
s
has the opposite trend.
From 0 to 5 MPa,the decreasing range of D
s
is the largest which reflects the sensibility to confining pressure. Then,
with the increase of confining pressure,D
s
shows a linear decrease. Finally,the values of m ,s in Hoek-Brown and gen-
eralized Hoek-B row n failure criterion are discussed.
Key words: rock mechanics; coal-rock combined body; peak strain; residual strength; peak strength