试件瞬间卸载动力响应试验及突变理论研究

郭延华，李乐昱，乔趁

(1.河北工程大学 土木工程学院，河北 邯郸 056038；2.北京科技大学 土木与资源工程学院，北京 100083)

0 引 言

随着煤矿开采深度增加和强度加大[1]，冲击地压给煤矿开采的安全性带来巨大挑战。冲击地压是煤(岩)体积蓄的弹性能瞬间释放而产生的一种复杂的非线性动力灾害现象[2-4]，发生前一般没有明显的宏观征兆，破坏在瞬间完成[5-6]，通常在现场难以观测，因此，对冲击地压进行模拟试验和理论探索十分必要。

近年来，众多学者对煤矿中冲击地压导致的破坏问题进行了深入研究。试验方面，蒋长宝等[7]在初始围压和瓦斯压力的不同组合条件下，分析不同卸围压速度对含瓦斯煤(岩)体力学和瓦斯渗透特征的影响；许江等[8]采用加轴压、卸围压应力控制方式开展煤(岩)体加卸载试验，对加卸载条件下煤岩变形特性和渗透特征的演化规律进行探究；赵宏刚等[9]在考虑实际开采方式条件下，进行轴压升高和围压降低的加卸载试验，研究了不同加卸载速率下原煤的力学特性；朱广安等[10]对煤样进行真三轴超应力卸载下的冲击破坏研究，揭示了围压对煤层的作用及方式。理论研究方面，由于冲击地压是一种非连续非线性现象，具有很强的突发性，传统的弹塑性理论不能很好地对其进行解释，而突变理论是研究非线性系统问题的有力工具[11]。张晓君[12]通过突变理论计算出围岩卸载岩爆下的劈裂突变模型，得到了卸载条件下的劈裂岩爆的必要及充分条件；……