煤炭科学技术

作者：王磊, 刘化强, 陈礼鹏, 刘怀谦, 李少波, 朱传奇, 范浩,

关键词：张开型裂隙, CT实时扫描, 孔隙分布, 分形维数, 矿物分布特征,

裂隙演化方式受控于诸如矿物特征及围压条件等内外环境，为探究含裂隙煤体裂隙宏细观演化特征及影响因素的围压效应，基于工业CT扫描系统及其搭载的三轴加载系统对含裂隙煤体开展三轴静载试验，以多角度联合表征，对原生裂隙、矿物及围压的内外条件相互作用机制做出合理解释。结果表明：①围压会改变煤体初始损伤显著区位置，使其随围压升高由裂隙尖端过渡至煤体上、下端，且微孔隙和大尺寸裂隙之间比微孔隙和微孔隙之间更易相互贯通，并产生新的宏观裂纹。②围压升高使得三维动态分形维数由缓慢增加、快速增加和平稳增加转变为平稳增加、快速增加和缓慢增加的发展阶段，可表征裂隙的时间演化规律。③含裂隙煤体在单轴或低围压下呈纵向拉伸破坏，高围压会使其破坏方式趋于剪切，并通过2种途径提升煤体强度。④起裂角理论值偏离试验值程度随围压增加而增加，与煤体由矿物分布引起的离散度数值关系一致。⑤根据裂隙的受力成分及矿物分布特征将裂隙扩展行为分为直驱、绕核和错核3种类型，该扩展行为受围压对裂隙的作用力成分影响，由相对纯粹拉应力、拉伸–剪切复合应力和相对纯粹剪应力作用的裂纹分别对应以上3种扩展行为，即对裂隙的扩展影响形式表现为以围压为主，矿物赋存形态为辅。

来源：2024年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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