含裂隙煤体抗压性能的试验研究与模拟计算

作     者：史方约 李敏敏 蔺海晓 岳高伟 Fangyue SHI;Minmin LI;Haixiao LIN;Gaowei YUE

作者机构：河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 

出 版 物：《过程工程学报》 (The Chinese Journal of Process Engineering)

年 卷 期：2022年第22卷第2期

页      面：258-267页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主　　题：裂隙煤体 CT扫描 三轴压缩 离散元 抗压强度 破坏形态 

摘      要：煤体内部天然存在的裂隙是瓦斯流动的主要通道和影响煤矿安全的重要因素。为考察不同原生裂隙分布形态的煤体抗压缩强度与裂纹演化规律,对原煤试样进行初始裂隙的提取和室内三轴压缩试验,结合数值模拟方法进一步研究了含裂隙试样在围压分别为1,3,5,7,9 MPa和加载速率在0.01,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.7,0.9,1.0 m/s下的峰值应力及破坏形态。结果表明,煤样的峰值应力随围压增加呈指数形式增大。垂直方向延伸的原生裂隙对裂纹扩展带的影响较小,当原生裂隙的延伸角度倾向于对角线方向时,裂纹容易在裂隙端部萌生和扩展。试样2的V型裂纹带在低围压(1,3,5 MPa)时受原生裂隙影响较大,高围压(7和9 MPa)下的破坏特征与试样1相似。随着加载速率逐渐递增,试样的抗压强度变化经历先缓慢上升,后迅速增加,最终趋于平缓的过程。低加载速率下的裂纹多聚集在原生裂隙延伸方向上,较高的加载速率容易造成裂纹集中于试样的角部位置,裂纹数目也迅速增多。