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煤岩作为一种非均质材料,其变形与破坏是煤岩力学性质研究的根本问题。本文采用实验室试验、模拟、理论分析相结合的方法,研究了单轴压缩条件下,不同砂浆配比、同一加载速率下砂浆试样的抗压强度特征、变形破坏过程中局部化带的形成及演化。综合声发射与数字散斑结果,提出预测砂浆试样破坏时刻的新指标K,并通过构建物理模型及FLAC模拟的方式,对试样失稳破坏的能量来源进行分析,主要成果包括:(1)砂浆试样变形破坏过程中,声发射事件计数特征与声发射能量特征基本一致,声发射事件计数及声发射能量都可以用来表征砂浆试样变形破坏过程中内部损伤演化的过程。结合该试验数据,提出了一种预测砂浆试样破坏时刻的新指标K,K值变化情况出现明显的“回弹”现象,预示着砂浆试样即将破坏。(2)单轴压缩条件下,同一加载速率下的夹芯砂浆试样,无论是铸铁夹芯砂浆试样还是松木夹芯砂浆试样,其峰值强度都随水泥与砂质量比的增大而增大:同一配比的砂浆试样与夹芯砂浆试样相比,夹芯砂浆试样的峰值强度均大于砂浆试样的强度,且同一配比下的铸铁夹芯砂浆试样的峰值强度大于松木砂浆试样的峰值强度。(3)利用数字散斑实验,分析不同夹芯材料砂浆试样的局部化变形及破坏全过程。夹芯砂浆试样与普通砂浆试样的局部化演化过程,相同点是:局部化带的宽度和角度均在不断的变化,当载荷达到一定的强度后,局部化带的倾角和宽度才会稳定发展,最终稳定在与受力倾角较小的条带区域内,并形成一条倾斜的零位移带,在此位移带位置发生剪切破坏。不同点是:铸铁夹芯砂浆试样与普通砂浆试样的局部化带是由顶端和底端演化为左下和右上区域,表现为顺时针演化。松木夹芯砂浆试样是由顶端和底端演化为左上和右下区域,表现为逆时针演化。铸铁与松木夹芯砂浆试样的破坏位置接近于夹芯材料边缘,普通砂浆试样的破坏位置接近于试样中心。(4)基于能量失稳准则,利用物理模型以及FLAC模拟进行相关分析,提出非均质煤岩失稳破坏的能量源自试样本身,由试样软化区提供,并率先在软化区破坏。