不同pH值水溶液浸润煤样强度-分形模型与抗拉试验解析
辛亚军1
杨俊鹏2
褚尉荃3
张东营4
高忠国4
任金武5
董红娟6
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540002.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 4540003.河南理工大学资源环境学院,河南焦作 4540004.黔西金坡煤业有限公司,贵州毕节 5517005.河南能源集团永华能源有限公司,河南洛阳 4710006.内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头 014010
摘要：不同pH值水溶液浸润煤体受应力集中扰动后强度、变形与裂隙发展复杂.文中分析了不同pH值水溶液浸润煤样裂隙扩展特征,建立了基于破坏应力比浸润煤样分形维数求解模型与分形维数-抗拉强度回归方程,分析了不同pH值水溶液浸润煤样循环加载不同应力比下应力-应变特征与梯度加载破裂失稳机制,对比了分形维数-抗拉强度理论模型、线性回归与二值处理吻合性,预测了浸润煤样破坏瞬间分形维数.结果表明:分形维数可以刻画浸润煤样力学行为,建立了基于尺度比、应力比的抗拉煤(岩)样表面分形维数求解方程,推导出了分形维数-抗拉强度回归模型;无浸润煤样循环加载均值抗拉强度、峰值应变相比单轴无循环分别提升了 1.13与1.36倍,不同pH值水溶液浸润煤样加载循环次数(抗拉强度)由多(高)到少(低)表现为pH=7＞pH=11＞pH=3;应力水平梯度越多,同级应力水平梯级应变增量越小,无浸润煤样抗拉强度是pH=7、pH=11与pH=3水溶液浸润煤样的1.26,1.32与1.85倍,抗拉强度与峰值应变特征均表现为无浸润、中性、碱性、酸性依次减小;煤样破坏形态表现为单一主控面拉伸劈裂失稳、多面无序拉剪失稳与近"X"型(或单斜)主控面斜剪失稳;理论计算、线性回归、二值处理的分形维数-抗拉强度曲线均呈微凹型且较为吻合,相关性均值达到了 0.975 8,0.958 0,0.992 0,浸润煤样破坏瞬间分形维数预测理想.
关键词：浸润煤样应力比分形模型回归方程循环加载强度特征破坏模式
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51374091)国家自然科学基金(51674101)河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(232102321132)
论文发表日期：2024-01-30
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：14( 79-92 )
英文信息