反复干燥-饱水条件下煤体损伤及分形特征研究
白正平
王宁
国家能源集团神东煤炭集团 榆家梁煤矿,陕西 榆林 719000
摘要：为了研究反复干燥-饱水条件下煤体的力学性能、损伤机理及分形特征,通过理论分析和实验室试验等方法对 50 mm×100 mm圆柱煤体进行反复无损浸泡、超声测速、单轴压缩和声发射测试.结果表明:随着干燥-饱水次数增加,煤样含水率逐渐增加,单轴抗压强度逐渐减小,耗散能增加;不同干燥-饱水次数对煤样损伤程度不同,受反复干燥-饱水次数影响,煤样孔隙率增大;干燥-饱水次数为 1、2、3、4 时,煤样含水率分别为 6.11%、8.11%、10.77%、12.38%,煤样平均强度分别为 21.6、18.2、16.3、13.7 MPa(与自然状态煤体相比,干燥-饱水煤体单轴抗压强度随次数增加而减小),煤样试件总能量分别为93.2、84.4、61.1、48.2 J(分别占自然煤样总能量80.1%、72.5%、52.5%、41.4%);不同干燥-饱水次数对煤样损伤程度不同,溶解并相互连通形成裂缝,孔隙大小、形状和分布发生显著变化;反复干燥-饱水降低了煤体破碎块的分形维数,即破碎程度减小,大块块体数量和质量增加,破碎块体分形维数在 1.7～2.1 之间,自然煤样平均分形维数为1.92,煤样破坏后具有明显剪切裂纹和较短拉伸裂纹,拉伸裂纹以穿透裂纹为主,说明反复干燥-饱水促进了弱表面形成,弱表面穿透性裂纹导致煤体试件失稳.
关键词：煤体损伤干燥-饱水煤岩浸水强度特征煤体力学特性损伤特性分形特征
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51564044)
论文发表日期：2025-04-20
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：10( 110-119 )
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