煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (6): 200-206.doi: 10.11799/ce202606025
基于机器学习的顶板砂岩裂纹扩展模型研究
董凤宝
新矿内蒙古能源有限责任公司,内蒙古 鄂尔多斯 016217
Research on crack propagation model of roof sandstone based on machine learning #br#
摘要:
针对鲁新煤矿顶板砂岩在开挖过程中的失稳问题,开展了不同预制裂隙角度下的单轴压缩试验,系统研究了裂隙角度对砂岩强度特征、应力-应变行为及裂纹扩展规律的影响。试验结果表明:峰值强度随裂隙倾角呈显著变化,当倾角为30°或60°时强度较高,而45°时强度最低;从应力-应变曲线特征来看,试样在峰值前出现多处应力波动,反映了裂隙的阶段性滑移与扩展,峰值后则表现为应力骤降的脆性破坏特征;倾角为30°或60°时,试样以劈裂或竖向贯通破坏为主,裂纹主要沿轴向荷载方向扩展,而倾角为45°时,则更易出现从预制裂隙端部起始的剪切型裂纹,该类裂纹沿最大剪应力方向迅速扩展并最终实现剪切贯通。在此基础上,本文将连续损伤理论引入数据驱动建模框架,通过提取损伤变量与塑性演化的关联特征,基于机器学习构建了顶板砂岩的损伤本构模型,研究了不同预制裂隙角度下的裂纹扩展演化规律,并与试验结果进行了对比分析,验证了该模型的适用性与预测能力。
中图分类号: