煤炭科学技术

作者：鲍先凯, 姜斌, 张武, 宋翔宇, 赵金昌, 于超云, 张童,

关键词：水激波, 加载速率, 损伤变量, 动态损伤, 高压电脉冲水力压裂,

为了研究水中高压电脉冲激波脉动荷载特性及其作用下的煤岩体动态损伤特征，开展了真三轴煤岩体压裂试验。试验研究了不同水压、电压条件下的水激波峰值压力、冲击荷载、加载速率等水激波加载特性，探究了煤岩体钻孔侧壁环向有效应力与动态抗拉强度的关系，同时揭露了煤岩体裂纹起裂应力、扩展角与地应力、水压力、脉冲激波之间的关系。基于CT扫描和ABAQUS数值模拟计算不同液电参数下的煤岩体损伤变量，进而评价煤岩体动态损伤和裂纹起裂扩展形态及演化特征。结果表明：脉冲水激波峰值压力随着放大电压和水压的增加而迅速增加，加载速率随放电电压增加而增加，随水压增加而减小；相对于水压变化，放电电压的变化对水激波峰值压力及其加载速率影响更大；数值模拟与室内试验所得结果吻合度较高，二者从细、微观角度互相印证了随着水压、放电电压的增加，煤岩体的损伤变量增加明显，损伤致裂程度加剧，裂纹数量、扩展长度、开度、复杂程度变化明显，其中放电电压的改变对煤岩体的损伤影响尤其明显。研究结果可以为我国水中高压电脉冲压裂煤岩体，高效抽采煤层气提供指导。

来源：2024年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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