煤张开型裂隙三维宏细观演化特征及扰动因素探究
王磊
刘化强
陈礼鹏
刘怀谦
李少波
朱传奇
范浩
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001
摘要：裂隙演化方式受控于诸如矿物特征及围压条件等内外环境,为探究含裂隙煤体裂隙宏细观演化特征及影响因素的围压效应,基于工业CT扫描系统及其搭载的三轴加载系统对含裂隙煤体开展三轴静载试验,以多角度联合表征,对原生裂隙、矿物及围压的内外条件相互作用机制做出合理解释.结果表明:①围压会改变煤体初始损伤显著区位置,使其随围压升高由裂隙尖端过渡至煤体上、下端,且微孔隙和大尺寸裂隙之间比微孔隙和微孔隙之间更易相互贯通,并产生新的宏观裂纹.②围压升高使得三维动态分形维数由缓慢增加、快速增加和平稳增加转变为平稳增加、快速增加和缓慢增加的发展阶段,可表征裂隙的时间演化规律.③含裂隙煤体在单轴或低围压下呈纵向拉伸破坏,高围压会使其破坏方式趋于剪切,并通过 2种途径提升煤体强度.④起裂角理论值偏离试验值程度随围压增加而增加,与煤体由矿物分布引起的离散度数值关系一致.⑤根据裂隙的受力成分及矿物分布特征将裂隙扩展行为分为直驱、绕核和错核 3种类型,该扩展行为受围压对裂隙的作用力成分影响,由相对纯粹拉应力、拉伸-剪切复合应力和相对纯粹剪应力作用的裂纹分别对应以上 3种扩展行为,即对裂隙的扩展影响形式表现为以围压为主,矿物赋存形态为辅.
关键词：张开型裂隙CT实时扫描孔隙分布分形维数矿物分布特征
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：安徽省科技重大专项资助项目(202203a07020010)安徽理工大学研究生创新基金资助项目(2022CX2033)国家重点实验室开放基金(SKLMRDPC22KF10)
论文发表日期：2024-05-25
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：13( 71-83 )
英文信息