组合电压水中放电致裂煤岩体损伤及裂纹扩展演化规律
鲍先凯1
乔建龙2
崔广芹1
王凌宇2
田保龙2
王李智2
1.内蒙古科技大学土木工程学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区建筑结构防灾减灾工程技术研究中心,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学内蒙古自治区高校城市地下工程研究中心,内蒙古包头 0140102.内蒙古科技大学土木工程学院,内蒙古包头 014010
摘要：为探究组合电压水中放电对煤岩体的损伤作用及裂纹扩展演化规律,在煤岩体钻孔水中(静水压为3 MPa)进行组合电压放电试验,并利用声发射技术(AE)和PFC2D数值模拟分析组合电压放电作用下煤岩体损伤和裂纹发育特征及不同因素对致裂效果的影响.研究结果表明:单一电压作用下,AE最大振铃计数、累计振铃计数随着放电次数的增加整体上呈现减小的趋势;组合电压作用下,AE最大振铃计数及累计振铃计数在改变电压时急剧增加,AE最大振铃计数增幅179.6％,累计振铃计数增幅124.3％,振铃计数总量增长趋势比单一电压放电更快.单一放电电压作用下,达到一定放电次数后再次放电基本不再产生新生事件;组合电压可以使AE事件数量在改变电压后急剧增加,新生的事件源幅值更高,分布范围更广,事件的增加趋势明显高于单一放电.组合电压放电在改变电压时,产生大量新生裂纹,且放电产生的能量被优先用于新生裂纹的扩展,最终放电12次后裂纹相比单一电压放电,产生的主裂纹数量更多,且各主裂纹长度相差较小,更均匀,致裂效果更好.在组合电压放电中,不同电压跃迁次数及电压梯度下的裂纹均是在改变电压时增长增长较多,最终放电12次后各组的裂纹数量相差较小;随着电压跃迁次数及电压梯度的增加,外界输入能量越小,但裂纹增长趋势越快,主裂纹数量越多,长度分布越均匀.
关键词：组合电压水中放电裂纹扩展演化PFC2D致裂效果
分类号：TE371(油气田开发与开采)
资助基金：内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目(2024XKJX009)内蒙古自治区自然基金资助项目(2024LHMS05044)中央支持地方高校改革发展项目(0404052401)
论文发表日期：2025-03-31
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：16( 248-263 )
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