煤炭工程

作者：刘党党,薛君君,徐红亮,陈　谋,苏旭刚,张　军,颜恭彬,何　鑫

单位：1.陕西德源府谷能源有限公司三道沟煤矿，陕西榆林7194072.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039

关键词：冻融循环,循环加卸载,劣化特性,能量演化,声发射,

露天煤矿边坡岩体长期经受冻融循环和循环加卸载的协同作用。为了从能量分析的角度进一步揭示冻融风化对砂岩损伤的影响，对经受0、20、40 和60次冻融循环的红砂岩试件进行了分级循环加卸载试验，利用波速下降率和孔隙率增长率量化了试件的冻融循环损伤，然后计算并分析了循环加卸载试验下每个循环的能量密度以及声发射能量。结果表明：①红砂岩的损伤随冻融循环次数的增大而更加严重，经过60次冻融循环后，波速降低50.83%，孔隙率提高34.75%。②红砂岩试件的疲劳应力-应变曲线呈“稀疏—紧密—稀疏”趋势，红砂岩的疲劳强度从未冻融状态下的80MPa降低至60次冻融循环后的40MPa。③红砂岩试件的总能量密度和弹性能量密度随着循环加卸载级数的增加呈“阶梯式”增加，在达到疲劳破坏之前，大部分输入能转化为弹性能，而耗散能的波动范围较小。④声发射能量时间序列特征可以有效地表征红砂岩在冻融循环和循环加卸载协同作用下的破坏过程，声发射能量的整体水平在红砂岩失稳破坏发生之前急剧增加。⑤冻融循环处理产生的预损伤会加剧红砂岩试件在循环加卸载初期的微裂纹扩展，使得损伤更容易积累。研究结果可为寒冷地区露天煤矿红砂岩边坡的长期稳定性评估与防控提供理论依据。

来源：2026年第2期

《煤炭工程》期刊编辑部

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