基于Micro-CT和DVC的单轴压缩下煤岩损伤特征研究
于岩斌1
尼传文1
崔文亭1
臧杰2
刘党辉3
宋克志4
1.山东科技大学 省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;山东科技大学 安全与环境工程学院,山东 青岛 2665902.中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院,北京 1000833.新泰市煤炭行业管理中心,山东 泰安 2712004.山东道昇能源科技有限公司,山东 青岛 266590
摘要：研究煤的破坏过程对于理解其力学行为及渗透性能的变化至关重要.利用X射线计算机断层扫描(CT)技术, 在单轴压缩条件下对煤岩进行原位扫描.结合数字岩心技术和数字体积相关法(Digital Volume Correlation, DVC), 计算了煤岩的变形位移场与应变场, 分析了裂隙的发育与演化规律, 并揭示了煤岩损伤动态演化与渗透性能之间的响应关系.研究发现: 在单轴荷载作用下, 煤岩的破坏由轴向力与相邻裂隙的发育共同作用, 导致内部既有裂隙发育,又有裂隙压密的现象; 煤岩中的矿物质对裂隙发育有引导作用, 且与矿物质的形状和分布密切相关.DVC分析表明, 煤岩的破坏是一个动态演化过程, 各区域在不同方向的变形差异积累导致破坏发生; 位移场的矢量叠加揭示了煤基质在不同方向的变形, 而应变场显示裂隙在轴向压缩下的横向扩展.加载过程中, 煤岩孔裂隙的发育导致渗透性能不断提高, 特别是在 1 100 N阶段, 渗透率增加了 149.35 μm2, 损伤变量DH的最大值为 8.2％.此外, 连通孔隙数和迂曲度 τ与损伤变量成指数关系.研究结果可为理解煤岩破坏和渗透特性提供试验数据和理论支持.
关键词：CTDVC单轴压缩裂隙发育损伤变量渗透性
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074171)国家自然科学基金(51934004)山东省自然科学基金优秀青年基金资助项目(ZR2023YQ047)山东省泰山学者工程专项经费资助项目(TS20190935)山东省泰山学者工程专项经费资助项目(TSQN202408180)山东省高等学校青创科技计划创新团队资助项目(2021KJ010)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 64-77 )
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