三轴蠕变扰动作用下含瓦斯煤岩损伤模型研究
王波1
马世纪1
田志银1
任永政2
高翔宇1
孙宏旭1
季渤1
于克祥1
王军3
黄万朋4
1.华北科技学院 应急管理与技术学院,河北 三河 1016012.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 2211163.山东建筑大学 土木工程学院,山东 济南 2501004.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590
摘要：为研究不同应力状态下蠕变煤岩在开采扰动下的瓦斯渗流变化规律,采用自主研发的RRTS-IV型岩石蠕变扰动效应试验系统,开展三轴蠕变扰动渗流试验,基于扰动损伤影响下的Burgers蠕变模型和改进的加速蠕变元件,建立煤岩蠕变模型,并进一步推导应力-渗透率关系公式.试验结果表明:①瓦斯压力不变时,围压增大使渗透率降低,轴压超过应力阈值后渗透率迅速增大,该阈值介于稳定与加速蠕变阶段之间,低于长期强度;②围压不变时,随着初始瓦斯压力增大,煤样初始渗透率降低,此时应力对渗透率的影响弱于煤样的解吸、吸附对煤样内部膨胀变形的作用,但随着有效应力的增大,有效应力的作用将会占据主导作用;③静态应力不变时,持续扰动引起煤岩损伤并最终破坏,并经历减速蠕变、稳定蠕变、加速蠕变 3 个阶段,且静载应力水平影响初始蠕变状态及抗扰动能力;④基于蠕变扰动试验,将Burgers体模型与改进的加速蠕变模型元件串联,考虑扰动损伤,联立渗透率-应变关系,建立了一种包含损伤的应力-渗透率模型(蠕变模型),通过拟合数据对比R2 均在 0.9 以上,验证了模型的合理性.
关键词：动力灾害含瓦斯煤岩渗流性质扰动损伤蠕变模型
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274121)河北省自然科学基金资助项目(E2022508023)中央引导地方科技发展基金资助项目(226Z4101G)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-05（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 187-200 )
英文信息