采用基于细观损伤力学开发的RFPA2D数值模拟软件,分析了巴西劈裂试样的应力分布特征。选取加工好的煤块,利用微机控制试验机进行了煤块的巴西劈裂试验,研究了煤巴西劈裂全过程中的声发射特征。试验结果表明:煤巴西劈裂数值模拟破坏形态与物理实验破坏形态有很好的一致性,数值模拟的应力场能较好地反映物理实验的应力分布情况。声发射事件伴随整个劈裂过程,在不同的加载阶段有不同的声发射特征:1)在压密阶段前期,在刚开始受载时煤块声发射能量率有小幅度的提高,在压密阶段后期声发射能量率较低,表现为煤块内部微裂纹压密闭合,应力场没有大的变化;2)在进入弹性阶段时声发射能量率有短暂的升高,在弹性阶段前期声发射能量率不明显,在弹性阶段后期声发射能量率和频数由从高至低的趋势变化;3)当煤块达到峰值的85%进入塑性阶段,在该阶段声发射能量率和频数有较大的波动,是加载导致的煤块割理相互错动产生的;4)在煤块破坏前,声发射事件会回落,预示着煤块即将破坏;5)破坏时,煤块声发射能量率和频数急剧上升,达到整个加载过程的峰值。随后应力降低,声发射事件也急速下降,煤块完全裂开。试验结果可为煤柱劈裂破坏等预测预报提供依据。
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