Deformation energy of tectonic coal under hydrostatic conditions: A new calculation model based on critical state theory
Notice bibliographique
Résumé
The deformation energy ( W d ) of soil-like tectonic coal is crucial for investigating the mechanism of coal and gas outbursts. Tectonic coal has a significant nonlinear constitutive relationship, which makes traditional elastic-based models for computing W d unsuitable. Inspired by critical state soil mechanics, this study theoretically established a new calculation model of W d suitable for the coal with nonlinear deformation characteristics. In the new model, the relationship between energy and stress no longer follows the square law (observed in traditional linear elastic models) but exhibits a power function, with the theoretical value of the power exponent ranging between 1 and 2. Hydrostatic cyclic loading and unloading experiments were conducted on four groups of tectonic coal samples and one group of intact coal samples. The results indicated that the relationship between W d and stress for both intact and tectonic coal follows a power law. The exponents for intact and tectonic coal are close to 2 and 1, respectively. The stress-strain curve of intact coal exhibits small deformation and linear characteristics, whereas the stress-strain curves of tectonic coal show large deformation and nonlinear characteristics. The study specifically investigates the role of coal viscosity in the cyclic loading/unloading process. The downward bending in the unloading curves can be attributed to the time-dependent characteristics of coal, particularly its viscoelastic behavior. Based on experimental statistics, the calculation model of W d was further simplified. The simplified model involves only one unknown parameter, which is the power exponent between W d and stress. The measured W d of the coal samples increases with the number of load cycles. This phenomenon is attributed to coal’s viscoelastic deformation. Within the same stress, the W d of tectonic coal is an order of magnitude greater than that of intact coal. The calculation model of W d proposed in this paper provides a new tool for studying the energy principle of coal and gas outbursts.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
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Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».