不同卸载速率下受载煤体裂隙结构演化机制

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	不同卸载速率下受载煤体裂隙结构演化机制
	刘永茜 ; 韩国锋 ; 王维华 ; 霍中刚 ; 孟涛
刊名	煤炭学报
	2020-11-15
卷号	45 期号:11 页码:3806-3816
关键词	卸载速率围压卸载煤体结构裂隙孔隙度
英文摘要	针对受载煤体卸压过程裂隙发育数据难以捕捉的现状,设计了受载煤体伪三轴瓦斯渗流实验,完成了受载煤体加载和卸载过程的应力-应变-渗透率动态监测。同时基于能量守恒定理,开展了卸载过程中不同卸载速率下的能量分配比较,阐释了卸载速率对裂隙发育和渗透率变化的控制作用,并通过煤样裂隙监测数据对比予以验证。研究结果显示,卸载过程中的煤体裂隙结构受卸载速率影响,围压卸载速率越高,I类和II类裂隙越发育(所占比率增高),I类裂隙数量较原始数量增幅甚至超过1倍,II类裂隙数量提高74.13%;在卸载过程中渗透率曲线整体可分为3段:线性段、抛物线段和稳定段,而决定其3段曲线分布的关键因素是煤体弹性模量大小、加载强度和卸载速率;随着卸载速率的提高,煤体渗透率加大,线性段斜率和抛物线段曲率半径逐步增加,线性段斜率由0.054 8逐步升高至0.091 9,0.138 8和0.216 4,抛物线曲率半径逐步增大,顶点曲率半径分别达到1.232,1.334,1.863和2.014,渗透率稳定的应力临界点不断减小,由15.26 MPa降低至14.08,13.14和10.88 MPa;煤体渗透率的变化可以通过裂隙长度增量进行量化表征,相同实验条件下,渗透率增量与裂隙长度增量之间呈线性关系;统计数据显示,围压卸载速率越高,弹性能转化率越低,裂隙发育能耗越高,高速卸载(加卸比1∶8)可使煤体破裂能耗超过80%,而低速卸载(加卸比1∶1)的裂隙能耗仅有25.62%;比较研究发现,高速卸载过程中煤体能量释放的主体引发原有裂隙扩展,而不是导致新裂隙的萌生,裂隙发育能耗与卸载速率之间呈对数关系。
语种	中文
CSCD记录号	CSCD:6861583
资助机构	“十三五”国家科技重大专项资助项目(2016ZX05045002-06) ; 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0808001-03) ; 国家自然科学基金青年基金资助项目(51504137)
其他责任者	刘永茜
内容类型	期刊论文
源URL	[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/85446]
专题	力学研究所_流固耦合系统力学重点实验室(2012-)
作者单位	1.中国科学院力学研究所 2.煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 3.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院
推荐引用方式 GB/T 7714	刘永茜,韩国锋,王维华,等. 不同卸载速率下受载煤体裂隙结构演化机制[J]. 煤炭学报,2020,45(11):3806-3816.
APA	刘永茜,韩国锋,王维华,霍中刚,&孟涛.(2020).不同卸载速率下受载煤体裂隙结构演化机制.煤炭学报,45(11),3806-3816.
MLA	刘永茜,et al."不同卸载速率下受载煤体裂隙结构演化机制".煤炭学报 45.11(2020):3806-3816.