含双圆孔煤样渐进性破坏的孔周表面变形及裂隙演化特征
张航1
张天军2
纪翔1
季冰1
纪丙楠1
庞明坤1
潘红宇2
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 710054
摘要：瓦斯预抽钻孔和防冲卸压钻孔协同布置能够一体化防治矿井冲击地压和瓦斯复合灾害,但密集布孔可能会诱发串孔、塌孔等,影响矿井瓦斯抽采效率.为了探究这类双钻孔结构煤岩体受压破坏过程中孔周表面变形及其裂隙演化规律,利用煤岩变形破坏数字图像观测系统对含双圆孔煤样开展单轴压缩条件下的3D-DIC观测实验,获取了不同应力状态下试样表面变形的时间序列图像,通过三维表面重构技术和VIC3D分析处理软件计算得到了试样表面三维全场变形,根据应变场分析结果结合统计指标分析法对应力应变曲线进行了 5个变形阶段划分,精细化表征了孔周表面变形和裂隙演化特征.研究结果表明:单轴压缩下含双圆孔煤样应变场灰度整体向高灰度级方向移动,应变场灰度直方图谱峰占比以应力峰值为界先缓慢变化再快速变化;试样孔周径向位移曲线呈现出"从"字型,环向位移曲线呈现出"人"字型,且左孔H1孔周始终沿逆时针方向加速移动,右孔H2孔周始终沿顺时针方向加速移动;孔周裂隙以逆时针错动为主,并伴随着少数裂隙的顺时针错动;应变局部化带外区在加载峰值前主要体现为能量累积,加载峰值后主要表现为能量释放,同时也伴随着部分能量调整转移造成的能量累积;在试样加载过程中,应力场环境、裂隙端部几何形状以及裂隙长度不断发生变化,造成裂隙尖端的应力强度因子KⅠ减小,存在阻碍裂隙扩展的作用.
关键词：渐进性破坏裂隙演化孔周位移裂隙张开错动应变能演化
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52374228)国家自然科学基金(51874234)国家自然科学基金(52274226)
论文发表日期：2024-08-28
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( 3468-3483 )
英文信息