0 引 言

天然状态下的地下煤岩处于复杂的应力状态，当煤岩体发生地质构造运动或受到工程施工扰动时，煤岩体力学性质改变导致煤岩动力灾害发生进而对煤炭高效开采及安全生产造成威胁。目前，大多数学者都是基于单轴和常规三轴条件下对煤岩力学破坏特征进行研究，并取得大量的研究成果。

陡河水库坝基下砂层顶部埋藏深度为5～10m，建库前所作的标准贯入试验击数为10～20击，相应的相对密度Dr为0.6～0.75，其密实度属中密上限或密实下限。遇到9～10度地震，仍将发生液化。对建库时与震后修复后在坝基砂层所作的标准贯入试验成果进行比对，坝基砂层密实度有了显著的提高。

文献[1-5]研究了围压对煤岩的强度和应力-应变特征的影响；苏承东等[6-8]对红砂岩进行了单轴压缩和常规三轴压缩等不同路径的试验研究，分析了红砂岩的应力-应变曲线特征、强度及破坏特性。尹光志等[9-10]利用自制的三轴渗流装置研究不同路径下瓦斯煤力学特性，通过对含瓦斯煤进行常规三轴卸围压试验研究，得到瓦斯流量与声发射信号的关系。王在泉等[11-12]研究了不同卸围压速度下灰岩的力学参数的变化及不同加卸载速率下试件破坏的形式。刘泉声等[13-16]研究了高地应力下煤岩试件破坏的特征，得到随着围压的增大，试件破坏破断角呈抛物线趋势增加。文献[17-18]通过模拟地下开挖复杂应力路径，得到煤岩试件在真三轴压缩破坏条件下，试件峰值随着中间主应力的增大有所提高，但并未提影响系数。李庶林等[19-20]对煤岩试样进行了单轴及不同围压下加卸破坏过程的声发射参数测试。

然而，地下煤岩体均处于三维应力状态，真三轴试验研究更能准确的模拟煤岩的实际受力情况，并且可实现更加复杂的应力路径。煤矿发生事故灾害均与应力状态的改变有关，其中水平应力(构造应力)在事故发生中占有绝对作用(如高水平应力的顺层突出是典型的高发类型)，因此有必要开展水平应力加载下应力环境对煤岩破坏及变形特征影响的试验研究，为防止煤与瓦斯突出等动力灾害的发生提供理论支持和实践指导。

1 试验方案

1.1 试验设备及试件加工

试验仪器为自主研制的MS-500S型深部岩石非线性力学特性测试系统，如图1所示。该试验系统主要包括主控计算机、数据采集系统、微机测控系统、试件盒、液压动力源等，煤岩力学加载试验系统主要是进行载荷加载。试验样品选自河南平顶山天安煤业股份有限公司十一矿己-16-17-22201工作面。试验采用方形试件，在试验进行前统一制作轴向垂直于节理面的煤岩试件，试件为边长100 mm的正方体。

  

图1 真三轴伺服试验机Fig.1 True three-axis servo testing machine

1.2 试验加载设计

加载最大水平应力σH、最小水平应力σh和垂直应力σv方向应力分别至10、10、5 MPa压力，将此状态定义为标准状态。首先，试验轴向施加0.5 kN压力固定试件，通过改变不同应力条件(σh和σv)调整煤岩的应力状态，均以250 N/s的速率施加水平应力σH直至试件破坏。试验分为7组，标准状态下编号N，不同应力条件下编号A、B、C。试验过程中分析不同应力条件下试件破坏的强度及变形特征。试验具体方案见表1。

 

表1 不同应力条件下真三轴压缩试验方案Table 1 True three axial compression test scheme underdifferent stress conditions

  

试件编号σh/MPaσv/MPa加载速率/(N·s-1)N105250A1102250A2107250B175250B2135250C172250C2138250

2 水平应力加载下煤岩应力-应变曲线

水平应力σH加载下真三轴压缩试验如图2所示，以初始应力状态下的应力、应变为坐标轴的起始点，获得的不同σh及σv条件下煤岩试件真三轴压缩试验全过程应力-应变关系曲线。为了图形的清晰，略去了试件破坏后的变形曲线。图中，εH为煤岩试件在水平应力σH方向产生的应变，εh为煤岩试件在水平应力σh方向产生的应变，εv为煤岩试件在垂直应力σv方向产生的应变。煤岩试件在水平应力σH加载下，变形可以分为弹性阶段、塑性屈服阶段以及峰后破坏阶段，真三轴应力应变曲线弹性阶段与单轴应力应变曲线弹性阶段变化规律基本一致，这里不再赘述。试件峰后破坏瞬间应变εH、εh及εv三个方向变形速率增大，尤其是水平加载方向应变εH，煤岩试件破坏峰值应变εH大于εh及εv，这说明了试件加载破坏过程中，水平方向应变εH起到了主导作用。

  

图2 不同应力条件应力应变曲线 Fig.2 Stress strain curves under different stress conditions

3 煤样强度特征

煤岩试件在不同应力条件下三轴压缩破坏强度试验结果见表2。根据试件破坏强度分析可知，在一定范围内，当σh保持恒定，σH随σv增大而增大，当σv保持恒定，σH随σh增大而增大，且影响系数相比于σv相对较小。σv的增大能够增加煤岩的稳定性，抑制煤岩的破坏，煤岩试件中含有大量的原生裂隙及新生裂隙，试件变形将受内部裂隙相互摩擦影响，裂隙面上所受正应力与垂直应力σv有关，增加应力σv，相当于增大了裂隙面所受正应力，试件的滑动变形受到增大了的摩擦力抑制而减小，提高了煤岩试件的三轴压缩峰值强度。水平应力σh为中间主应力，对煤岩强度影响小，摩尔-库仑强度准则认为中间主应力对煤岩试件屈服破坏没有影响，但由于试件内部材料的强度不等，导致产生剪切滑动的方向不相同，中间主应力σh的增加使沿该方向屈服的微元体需要更高的水平应力σH，从而煤岩试件的承载能力提高，因此煤岩试件的三轴压缩峰值强度也会随着水平应力σh的增大而增大。通过线性拟合可知，垂直应力σv对三轴强度影响系数k3为3.18，水平应力σh对三轴强度影响系数k2为1.14，两者对煤岩强度影响关系式分别为

σH=3.18σv+26.54

(1)

σH=1.14σh+26.67

(2)

σh与σv同增同减时，水平应力加载下真三轴破坏强度提升更为显著。应力-应变曲线有明显的屈服前后的塑性变形段。煤岩力学性质比较复杂，通过分析σh和σv的改变对三轴压缩峰值强度影响，得出σh和σv同增同减导致峰值强度的升高或降低与σh和σv分别增减导致峰值强度升高或降低的代数和不等，因此需得到σh和σv对三轴压缩峰值强度共同影响的表达式。假三轴试验加载条件为σh=σv，因此通过摩尔-库仑强度准则可得到煤岩试件的峰值强度与围压的关系，真三轴试验条件为σh≠σv，但必定会存在一个围压值σd对峰值强度的影响与σh和σv共同对峰值强度σH的影响相同，如图3所示，定义σd为应力σh和σv的“等效围压”。

  

图3 等效围压示意Fig.3 Diagram of equivalent confining pressure

由前面的试验结果可知，σh与σv对峰值强度影响系数不同，可设等效围压σd表达式为

σd=aσh+bσv

(3)

煤岩三轴压缩峰值强度与等效围压以主应力表示时，其表达式为

信息化在线教育以重视高阶认知加工和真实世界问题解决的评价实践为特征。在线教学过程中，教学评价即根据课程目标来评价学生的行为表现。高阶认知加工和问题解决将作为在线教育的核心目标。因此教师就必须按照上述标准，清晰的阐述在线教学目标，并瞄准与高阶认知加工相关的学习成分，针对学生表现出的学习评论和问题，生成合理的教学评价体系。

σH=kσd+σc

(4)

煤岩体内部结构相同条件下，不同应力条件会形成不同的破坏机制，导致煤岩体的破坏模式产生差异，试件进行单轴压缩时，试件发生劈裂破坏，三轴压缩时，由于围压得限制，煤岩体的破坏大多呈现剪切破坏，应力条件不同，剪切破坏的破断角也随之变化。本节在不同σh和σv条件下，研究煤岩试件在不同加载路径下的破坏特征，分析试件破坏模式的影响规律。不同等效围压下煤岩试件破坏特征如图8所示，为方便裂纹破断角的测量，将曲线裂纹简化成直线裂纹。试件在应力水平较小时，发生张拉破坏，随着应力水平的增大，试件破坏逐渐转化为剪切破坏。

σH=cσh+dσv+σc

(5)

通过试验数据拟合可得不同σh与σv条件下三轴强度影响系数，得到σh和σv对三轴强度σH影响公式：

σH=1.8σh+3.37σv+7.05

(6)

煤岩等效围压σd表达式为

σd=0.35σh+0.65σv

(7)

通过数据分析，试件破断角随着等效围压得增大而增大，且呈二次抛物线趋势，如图9所示，水平方向破断角数据拟合关系表达式为

 

表2 不同等效围压σd条件下试件真三轴破坏强度Table 2 True three-axis failure strength of specimens under different conditions of σd

  

编号峰值强度σH/MPa等效围压σd/MPaΔσd/MPaΔσH/MPaσH/σdΔσH/ΔσdN41.216.75——6.11—A134.554.801.956.667.193.41A251.688.701.9510.475.945.37B138.545.701.052.676.762.54B244.367.801.053.155.683.00C128.043.753.0013.177.474.39C255.689.753.0014.475.714.82

4 煤样变形特征

定义水平方向应变εH压缩为正，水平方向应变εh及轴向方向应变εv膨胀时为正。不同应力条件下的试验峰值应变见表3，随着σh和σv的增大，煤岩试件破坏前的各个方向峰值应变和峰值环向应变有所增加，说明煤岩试件的变形破坏除了与煤体物理结构性质有关外，还与所处的应力状态密切相关。

 

表3 不同应力σh、σv条件下试件峰值应变Table 3 The peak strain of the specimens underdifferent stress conditions of σh and σv

  

编号σd/MPaεH/10-3εh/10-3εv/10-3N6.7530.17-4.32-13.12A14.8023.86-3.88-9.03A28.7035.29-5.11-15.41B15.7026.41-3.19-12.54B27.8032.26-5.26-14.04C13.7523.42-2.86-7.42C29.7538.26-7.86-21.05

通过数据分析表明，随着等效围压的增加，试件的弹性模量逐渐增大，该研究结果与文献[12]研究结果一致。煤岩体是具有复杂微观结构的一种非连续、非均质材料，内部含有很多大小不一的裂隙。受压过程中，增加围压可以提高裂隙的闭合率，增大了煤岩试件的强度，进而煤岩的弹性模量也就相应提高。通过图7分析可知，煤岩试件的的弹性模量与等效围压呈指数关系上升，且上升幅度不大，原因是随着σh和σv的不断增加，煤中的裂隙会逐渐被压密闭和，当裂隙被压密到一定程度后，试件的整体强度会整体提升较快，因此弹性模量较大。由于煤岩试件进行三轴加载前进行试件筛选，将具有大裂隙煤岩试件进行剔除，因此，煤岩试件弹性模量整体变化幅度较小。

  

图4 峰值应变εH与等效围压σd拟合曲线Fig.4 Fitting curve of peak strain εHandequivalent confining pressure σd

  

图5 峰值应变εv与垂直应力σv拟合曲线Fig.5 Fitting curve of peak strain εv and axial stress σv

2017年12月15日凌晨，东南大学杨文章同学突发癫痫送入ICU抢救。12月20日22:11，东南大学在线捐赠平台发出“为至今昏迷的东大学子寻求生机”的捐赠倡议，得到了在校师生、校友及社会各界爱心人士的积极响应。仅仅12小时，截止21日10:11捐款已达802634.62元。22日，学校通过微信平台公开杨文章同学的病情和捐助项目资金使用情况等信息，并作特别说明感谢社会各界的帮助，捐款已经超过预期，不用再继续捐款……

  

图6 峰值应变εh与水平应力σh拟合曲线Fig.6 Fitting curve of peak strain εh andhorizontal stress σh

 

表4 不同应力条件下试件弹性模量Table 4 Elastic modulus of specimens underdifferent stressconditions

  

编号水平应力σh/MPa垂直应力σv/MPa等效围压σd/MPa弹性模量E/GPaN1056.751.58A11024.81.43A21088.71.80B1755.71.46B21357.81.76C1723.751.35C21389.752

  

图7 弹性模量与等效围压的关系曲线Fig.7 Relationship between elastic modulus andequivalent confining pressure

通过拟合分析发现，弹性模量值是与σh和σv密切相关，其变化规律表达式

Ed=E1e0.022 7σh+0.042 25σv

(8)

海氏肠球菌WEHI01和屎肠球菌WEFA23是源自健康婴儿粪便的、安全性较好的菌株[10]，其中屎肠球菌WEFA23能显著降低胆固醇作用[15]，其降胆固醇机制与胆固醇合成、转运和分解密切相关。荷叶属于药食两用的食材，具有清暑化湿，升发清阳，凉血止血。对暑热烦渴，暑湿泄泻，脾虚泄泻，血热吐衄，便血崩漏、化瘀止血等均有治疗作用[16]。荷叶具有抗氧化、降脂减肥、抑制致病菌等的功效，主要是与其富含的生物碱(如单苄基异喹啉类、双苄基异喹啉类生物碱)和黄酮类有关[17]。

为煤岩试件在不同σh和σv条件下三轴压缩试验应力与峰值应变关系拟合曲线的结果如图4—图6所示，图中点表示试验数据，直线为拟合数据。在真三轴水平应力加载破坏条件下，煤岩试件水平峰值应变εH、εh和轴向峰值应变均与σh、σv及σd具有较好的线性关系，随着应力水平的增大，峰值应变增大，并且水平峰值应变εH增加的速率明显大于峰值应变εH、εh增加的速率，试件破坏逐渐由脆性破坏向塑性破坏转化。此外，试验加载为真三轴加载，垂直应力σv最小，当水平应力不断增加，轴向应变εv方向趋于拉张破坏，进而应变有增大趋势，因此峰值应变εv增加程度较峰值应变εh明显。随着等效围压越高，峰值应变增大更为明显，说明了等效围压能够提高煤岩试件的极限承载能力并抑制其破坏。

5 煤样破坏特征

可得：

  

图8 不同应力水平下试件破坏特征Fig.8 The failure characteristics of specimens underdifferent stress levels

当水平应力σh恒定，垂直应力σv由2 MPa逐渐增大到5、10 MPa时，煤岩试件破坏时裂隙个数1依次增为2、4，当垂直应力σv一定时，水平应力σh由7逐渐增大到10、13 MPa时，煤岩试件内部裂隙个数分别为2、2、3，煤岩试件破坏时裂隙数量也呈现增多趋势，当应力水平达到最大时，试件破坏呈现出碎屑状态。煤岩试件的破断角随着σh和σv增大而增大，具体数值见表5。通过裂隙数量对比可知，垂直应力σv增减对煤岩试件破坏形式的影响相对于水平应力σh更为敏感。

式中：Ed为不同应力条件下煤岩试件的弹性模量；E1为煤岩试件单轴抗压强度时的弹性模量。

 

表5 煤岩试件破坏特征Table 5 Failure characteristics of coal rock specimen

  

编号σh/MPaσv/MPa等效围压/MPa裂隙数量/个裂隙破断角/(°)N1056.75254A11024.80135A21088.70475B1755.70242B21357.80364C1723.75128C21389.75——

通过数据分析，随着等效围压不断增大，三轴压缩峰值强度不断增大，三轴压缩峰值强度σH与等效围压σd的比值σH/σd不断减小，而ΔσH/Δσd比值没有显著变化规律。

互联网已经改变了传统媒介的生存格局，传统媒体逐渐向新媒体方向转型。融合传统媒体的先进成分同时用现代传播技术推动的新媒体改变了人们的生活方式、学习方式、思维方式。新媒体技术在教学上的运用为通识课程的构建提供了一个广阔的空间，大大丰富了其表现形式，利用新媒体技术玩转课堂，改变了以往枯燥单一的学习方式，学生不再是信息的被动接受者，而是信息的主动获取者，学习变得更加轻松愉快。

 

(9)

通过煤岩试件破坏特征对比发现，随着应力水平的增大，煤岩试件破花程度更加趋于粉末状，实际工程中随着应力水平的增加，煤体的破坏程度升高，煤岩强度急剧降低，瓦斯聚集，一旦进行卸荷类施工，容易发生煤与瓦斯突出灾害。

煤岩试件在不同σh和σv条件下水平应力σH加载试件破坏的弹性模量见表4，由数据分析可知，随着σh和σv的增加，水平应力σH方向的弹性模量呈现增大趋势，当σh与σv增加相同的数值时，后者弹性模量的增加较大，对煤岩试件变形的影响更加显著，当σh和σv同时增加或减小时，分析等效围压对煤岩试件的弹性模量的影响，如图7所示。

大数据理念指的是在数据关联分析的基础上进行预测，针对电网规划体系中存在的问题，本文结合大数据技术提出了新型的电网规划体系，这一体系主要由三个部分组成，即数据获取、处理以及应用。大数据时代下的新型电网规划体系，能够根据电网规划体系的具体需求，来获取电力系统内外的全面数据，并运用相应的数据处理技术，从而实现电网方案规划、风险评估防范、工程实时监测以及用户交互等项目的智能化、信息化。新型电网规划体系架构如图1所示。

  

图9 水平方向破断角与等效围压关系Fig.9 The relation between the horizontal direction ofrupture and the equivalent confining pressure

6 结 论

1)水平应力加载下，煤岩试件的三轴压缩峰值强度σH随σh和σv的增大而增大，σh和σv同增同减导致峰值强度的升高或降低与σh和σv分别增减导致峰值强度升高或降低的代数和不等。为分析σh和σv对峰值强度影响规律，定义“等效围压”，经数据拟合得到三轴峰值强度与等效围压的成线性关系为σH=aσh+bσv+c。

2)试件破坏时水平峰应变εH远大于峰值应变εh和εv，说明煤岩试件加载破坏时主要为水平方向σH压缩变形。随着等效围压的增大，煤岩试件塑性特征更明显，试验数据分析得到水平峰值应变与等效围压关系为εH=aσd+b，且弹模随等效围压增大呈指数增大，Ed=E1eaσh+bσv。

羊，我曾经与它们这些牲畜朝夕相处。它们是我们那地方人来到这个世界就与其厮守一生的伴侣啊。后来，是我放弃了它们。也许从那时起，我的生命就已经到头了。

3)水平应力σH加载至试件破坏，煤岩破坏产生的裂隙数量、裂隙的破断角及粉碎程度随着等效围压的增大而增大，且裂隙的破断角与等效围压成二次函数：β=aσd2+bσd+c。

4)通过试验研究表明，煤炭开采过程中，不仅预防构造区域较大水平应力σH导致的动力灾害的发生，而且要注意等效围压引起的煤岩力学性质改变而诱导的事故，掌握不同方向应力改变导致煤岩破坏规律，可为现场施工提供安全指导。

上图中镜头使用的是HIROX-MXB 2016镜头，放大倍率为6倍，框内为指定区域，脱漆部分用灰底标出。从上图可以看出图4中试件A划格间距为20 mm，漆膜脱落的面积为9.82%，漆膜脱落点有8个；图5中试件B划格间距为20 mm，漆膜脱落的面积为14.93%，漆膜脱落点有5个。因此，可以完全满足我们在计算这种不规则漆膜脱落的要求，使受损面积的计算得到很好解决。

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