煤岩体应力波传播规律及其影响因素的数值分析

王振伟^1,2，马克^1,3，田洪圆⁴，李全生¹

1. 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室2. 北方工业大学土木工程学院3. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室4. 西北农林科技大学

摘 要：大多数煤岩体存在不同程度的损伤,分布有大量裂隙,当应力波传播穿过裂隙时,会出现波速下降、能量衰减及时间延迟等现象。为了理清应力波通过煤岩体裂隙时间延迟的规律,并对其进行定量分析,反演煤岩体内部破坏程度,采用数值计算的方法,对应力波在含单个裂隙煤岩体内的传播规律进行了研究,分析了应力波过缝前、过缝中、过缝后的波形特征,和裂隙宽度、荷载参数及岩层参数对延时规律的影响。研究结果表明:应力波过缝延时与缝宽、密度和荷载周期等因素呈正相关,各因素的敏感性排序为:缝宽>弹性模量>岩层密度>荷载振幅>荷载周期。其中,缝宽引起的延迟时间是荷载周期的0.23倍。研究结果揭示了连续一非通续单元法可以较好地模拟应力波在裂隙煤岩体内的传播规律。

关键词：煤岩体裂隙;应力波;时间延迟;连续-非连续单元法;裂隙宽度;