冲击载荷对煤样表面裂纹扩展特征影响研究
赵洪宝1
张欢2
王中伟2
琚楠松2
魏子强2
1.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京100083;河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南焦作454001;河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室,河南焦作4540012.中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,北京,100083
摘要：以型煤和原煤试样为研究对象,以自行研发的落锤式冲击加载试验装置、基于细观分析的微结构演化三维自动测控试验装置和煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件为主要研究设备,对冲击载荷作用下煤样表面裂纹扩展规律进行了试验研究.结果表明:冲击荷载使两类试样表面产生自上而下与冲击方向呈锐角分布的裂纹;表面裂纹形态呈锯齿状,且裂纹扩展遇坚硬颗粒时表现为穿晶与绕晶扩展模式相结合,并可能产生分岔,总体呈S型扩展;与型煤相比,原煤表面裂纹的变化频率、形态的粗糙度、分岔频率和穿晶扩展的比例均较低;随着冲击次数的增加,煤样表面裂纹宽度扩展表现为渐进式与突变式2种,表面裂纹扩展方向表现为随着冲击次数增加呈“高速变化-平缓发展-急速变化”3段式;坚硬颗粒阻碍煤岩表面裂纹扩展,原生裂隙对其具有双重作用,非均质性使其起裂位置和扩展路径具有很强的随机性;提出了1种表征煤岩表面裂纹扩展路径的函数;受相同作用后,原煤表面裂纹的分形维数大于型煤;随着冲击载荷增加,煤样表面裂纹分形维数呈减小趋势,各裂纹间分形维数的差异也逐渐减小.
关键词：冲击载荷原煤型煤表面裂纹分形维数
分类号：TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家自然科学基金(51474220)河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(WS2017A06)实验室开放基金(G201603)中央高校基本科研业务费专项(2009QZ03)
论文发表日期：2018-01-01
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：9( 280-288 )
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