D0L:10.13374h.issn1001-053x.2011.06.007 第33卷第6期 北京科技大学学报 Vol.33 No.6 2011年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2011 三轴及孔隙水作用下煤的变形和声发射特性 李玉寿1,2)回杨永杰2) 杨圣奇1》马占国) 1)中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州221008 2)山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室，青岛266510 3)中国矿业大学力学与建筑工程学院，徐州221008 ☒通信作者，E-mail:li_yushou@163.com 摘要在MTS815.02岩石力学试验系统上进行了煤的单轴压缩、三轴压缩及孔隙水作用下全应力应变试验及声发射检测. 结果表明：煤的三轴强度、残余强度随围压增高而增大，随孔隙水压增高而降低：在低围压试验范围内，煤的弹性模量不随围 压变化。煤在不同试验条件下呈现的声发射特征有显著差异性：单轴试验时各个阶段均有声发射事件产生，三轴及孔隙水试 验条件下煤样屈服之前声发射事件较少，而屈服之后声发射趋于活跃：单轴试验时煤的声发射能量最大，随孔隙水压增大，煤 样变形过程释放的声发射能量逐渐减小。 关键词煤：变形；声发射：压缩试验：孔隙水压 分类号TD325.4:TU458.3 Deformation and acoustic emission behaviors of coal under triaxial compression and pore water pressure LI Yu-shou2☒，YANG Yongji2,YANG Shengi),MA Zhan-guo》 1)State Key Laboratory for Geomechanies Deep Underground Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,China 2)Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266510,China 3)School of Mechanics Civil Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,China Corresponding author,E-mail:li_yushou@163.com ABSTRACT Full stress-strain tests and acoustic emission measurements under uniaxial compression,triaxial compression and pore water pressure were carried out on coal samples with an MTS815.02 rock mechanics test system.It is shown that the triaxial strength and residual strength increase with the increase of confining pressure but reduce with the increase of pore water pressure.In the testing range of low confining pressure,the elastic modulus has great change with confining pressure.Under different testing conditions,the acoustic emission behaviors of coal samples have great differences.Under uniaxial compression test,there are all acoustic emission events at each stage,but under triaxial compression and pore water pressure,the acoustic emission events are smaller before yielding and tend to be active after yielding.The acoustic emission energy of coal samples under uniaxial compression is the largest.With the increase of pore water pressure,the released acoustic emission energy decreases step by step in the process of deformation. KEY WORDS coal;deformation:acoustic emissions:compression testing:pore water pressure 在煤炭开采等地下工程中，煤岩体常常受到 了大量的研究结果-，而对于煤在孔隙水作用下 带压地下水的作用，从而导致煤岩体强度与力学 的变形及声发射特性的实验研究资料尚少.文献 特性的变化.在煤炭开采过程中，通过人工注水的 5]研究了煤在单轴受压破坏过程中的声发射特 措施，可以减轻煤与瓦斯突出和冲击矿压的危害. 性.文献6]的研究结果表明，水对煤的强度影响 实验室内针对煤岩的单轴及常规三轴试验己经有 较大，含水量越大，其变形破坏的塑性特征越明 收稿日期：2010-07-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.50709008:No.51074163):教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(No.NCET080837):山东 科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室开放基金资助项目(No.MDPC0803)第 33 卷 第 6 期 2011 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 6 Jun． 2011 三轴及孔隙水作用下煤的变形和声发射特性 李玉寿1，2) 杨永杰2) 杨圣奇1，3) 马占国1，3) 1) 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州 221008 2) 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室，青岛 266510 3) 中国矿业大学力学与建筑工程学院，徐州 221008 通信作者，E-mail: li_yushou@ 163． com 摘 要 在 MTS815． 02 岩石力学试验系统上进行了煤的单轴压缩、三轴压缩及孔隙水作用下全应力应变试验及声发射检测． 结果表明: 煤的三轴强度、残余强度随围压增高而增大，随孔隙水压增高而降低; 在低围压试验范围内，煤的弹性模量不随围 压变化． 煤在不同试验条件下呈现的声发射特征有显著差异性: 单轴试验时各个阶段均有声发射事件产生，三轴及孔隙水试 验条件下煤样屈服之前声发射事件较少，而屈服之后声发射趋于活跃; 单轴试验时煤的声发射能量最大，随孔隙水压增大，煤 样变形过程释放的声发射能量逐渐减小． 关键词 煤; 变形; 声发射; 压缩试验; 孔隙水压 分类号 TD325 + . 4; TU458 + . 3 Deformation and acoustic emission behaviors of coal under triaxial compression and pore water pressure LI Yu-shou1，2) ，YANG Yong-jie 2) ，YANG Sheng-qi 1，3) ，MA Zhan-guo 1，3) 1) State Key Laboratory for Geomechanics ＆ Deep Underground Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China 2) Key Laboratory of Mine Disaster Prevention and Control，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266510，China 3) School of Mechanics ＆ Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China Corresponding author，E-mail: li_yushou@ 163． com ABSTRACT Full stress-strain tests and acoustic emission measurements under uniaxial compression，triaxial compression and pore water pressure were carried out on coal samples with an MTS815． 02 rock mechanics test system． It is shown that the triaxial strength and residual strength increase with the increase of confining pressure but reduce with the increase of pore water pressure． In the testing range of low confining pressure，the elastic modulus has great change with confining pressure． Under different testing conditions，the acoustic emission behaviors of coal samples have great differences． Under uniaxial compression test，there are all acoustic emission events at each stage，but under triaxial compression and pore water pressure，the acoustic emission events are smaller before yielding and tend to be active after yielding． The acoustic emission energy of coal samples under uniaxial compression is the largest． With the increase of pore water pressure，the released acoustic emission energy decreases step by step in the process of deformation． KEY WORDS coal; deformation; acoustic emissions; compression testing; pore water pressure 收稿日期: 2010--07--26 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( No． 50709008; No． 51074163) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目( No． NCET--08--0837) ; 山东 科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室开放基金资助项目( No． MDPC0803) 在煤炭开采等地下工程中，煤岩体常常受到 带压地下水的作用，从而导致煤岩体强度与力学 特性的变化． 在煤炭开采过程中，通过人工注水的 措施，可以减轻煤与瓦斯突出和冲击矿压的危害． 实验室内针对煤岩的单轴及常规三轴试验已经有 了大量的研究结果［1--4］，而对于煤在孔隙水作用下 的变形及声发射特性的实验研究资料尚少． 文献 ［5］研究了煤在单轴受压破坏过程中的声发射特 性． 文献［6］的研究结果表明，水对煤的强度影响 较大，含 水 量 越 大，其变形破坏的塑性特征越明 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.06.007