工程科学学报，第44卷，第X期 45 60 .(a) (b) 35 50 10 0 0 0 0.0020.0040.0060.0080.0100.012 0.0020.0040.006 0.0080.010 Strain Strain 图1不同温度下煤-岩样应力-应变曲线例.(a)饱水煤样：(b)干燥煤样 Fig.1 Stress-strain curves of the coal-rock samples at different temperatures (a)water saturated coal sample;(b)dry coal sample (a) 6 (d) (e) 图2不同应变率下的煤-岩样品的破坏形态.(a)49s:(b)61s:(c)70s:(d)82s:(e)101s Fig.2 Disruption morphology of the coal-rock samples at different strain rates!(a)49s;(b)61 s;(c)70 s;(d)82 s;(e)101 s 在考虑岩石、混凝土自身所含裂隙、节理、孔 普金森杆实验系统，结合数字图像相关法(DIC)研 洞等缺陷对破坏过程的影响方面，将焦散线法引 究了含倾斜弱面介质中动态裂纹的扩展行为，发 入爆炸、冲击实验中，研究了爆生裂纹与弱面四、 现裂纹在遇到弱面后易偏向弱面扩展，裂纹尖端 缺陷1等不连续结构面的相互作用机理.研究了 应力场初始为拉应力场，而随着裂纹逐渐偏向弱 含层理煤的动态断裂韧度，并将不同层理角度() 面扩展，导致裂纹尖端出现拉剪复合应力场，且随 下的动态断裂韧度与离散格子弹簧(DLSM)的数 之改变的有开裂应变及开裂速度，均出现增大现 值计算的结果进行了对比)，如图3所示.采用霍 象，如图4所示 B=0° B=22.5° B=45° B=67.5° B=90° 图3含层理煤的动态断裂结果) Fig.3 Dynamic fracture results of coal with a bedding structurel 在水一岩作用方面，开展了水压作用下井壁高 如图5所示，图中A~H点为井壁测点，其中A为 强混凝土力学性能的试验研究，建立了高强混凝 拱顶，D为底板. 土在不同水压条件下的两参数破坏准则，提出了 以上研究的考虑角度各有侧重，很少涉及多 高强混凝土在不同水压条件下的单轴单参数本构 因素耦合或是多场耦合条件下的岩石、混凝土材 模型和三轴全曲线的三参数本构模型利用混 料的破坏过程.多场耦合下，材料的破坏效应并非 合罚函数方法和复变函数理论，推导出全水压作 是单因素影响效应的叠加，对此需要进行深入的 用下直墙半圆拱斜井井壁的映射函数方程和井壁 研究.另外，理论和试验研究往往会提前对某些条 的弹性近似解析解，分析了量纲为一的水压、井壁 件进行简化和假设，理论成果对实际工程直接指 设计参数等因素对井壁应力和位移分布的影响6， 导作用的针对性有待加强在考虑岩石、混凝土自身所含裂隙、节理、孔 洞等缺陷对破坏过程的影响方面，将焦散线法引 入爆炸、冲击实验中，研究了爆生裂纹与弱面[11]、 缺陷[12] 等不连续结构面的相互作用机理. 研究了 含层理煤的动态断裂韧度，并将不同层理角度（β） 下的动态断裂韧度与离散格子弹簧（DLSM）的数 值计算的结果进行了对比[13] ，如图 3 所示. 采用霍 普金森杆实验系统，结合数字图像相关法（DIC）研 究了含倾斜弱面介质中动态裂纹的扩展行为，发 现裂纹在遇到弱面后易偏向弱面扩展，裂纹尖端 应力场初始为拉应力场，而随着裂纹逐渐偏向弱 面扩展，导致裂纹尖端出现拉剪复合应力场，且随 之改变的有开裂应变及开裂速度，均出现增大现 象[14] ，如图 4 所示. β = 0° β = 22.5° β = 45° β = 67.5° β = 90° 图 3    含层理煤的动态断裂结果[13] Fig.3    Dynamic fracture results of coal with a bedding structure[13] 在水−岩作用方面，开展了水压作用下井壁高 强混凝土力学性能的试验研究，建立了高强混凝 土在不同水压条件下的两参数破坏准则，提出了 高强混凝土在不同水压条件下的单轴单参数本构 模型和三轴全曲线的三参数本构模型[15] . 利用混 合罚函数方法和复变函数理论，推导出全水压作 用下直墙半圆拱斜井井壁的映射函数方程和井壁 的弹性近似解析解，分析了量纲为一的水压、井壁 设计参数等因素对井壁应力和位移分布的影响[16] ， 如图 5 所示，图中 A～H 点为井壁测点，其中 A 为 拱顶，D 为底板. 以上研究的考虑角度各有侧重，很少涉及多 因素耦合或是多场耦合条件下的岩石、混凝土材 料的破坏过程. 多场耦合下，材料的破坏效应并非 是单因素影响效应的叠加，对此需要进行深入的 研究. 另外，理论和试验研究往往会提前对某些条 件进行简化和假设，理论成果对实际工程直接指 导作用的针对性有待加强. Strain (a) Stress/MPa Stress/MPa 45 40 30 25 35 20 15 10 5 0 40 50 60 30 20 10 0 0 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.002 Strain (b) 0 0.004 0.006 0.008 0.010 0.002 25 ℃ −5 ℃ −10 ℃ −20 ℃ −30 ℃ −40 ℃ −15 ℃ 25 ℃ −5 ℃ −10 ℃ −20 ℃ −30 ℃ −40 ℃ −15 ℃ 图 1    不同温度下煤−岩样应力−应变曲线[9] .（a）饱水煤样；（b）干燥煤样 Fig.1    Stress–strain curves of the coal–rock samples at different temperatures[9] ：(a) water saturated coal sample; (b) dry coal sample (a) (b) (c) (d) (e) 图 2    不同应变率下的煤−岩样品的破坏形态[9] . (a) 49 s−1 ；(b) 61 s−1 ；(c) 70 s−1 ；(d) 82 s−1 ；(e) 101 s−1 Fig.2    Disruption morphology of the coal−rock samples at different strain rates[9] ：(a) 49 s−1 ；(b) 61 s−1 ；(c) 70 s−1 ；(d) 82 s−1 ；(e) 101 s−1 · 4 · 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期