黏结剂含量对含瓦斯煤剪切细观损伤力学特性影响的试验研究

发布时间：2018-04-03 01:23

  本文选题：岩石力学　切入点：细观力学　出处：《岩土力学》2015年09期

【摘要】：采用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置,开展不同黏结剂含量条件下的含瓦斯煤剪切试验研究,研究了煤的强度特性、裂纹演化模式、裂纹长度变化规律、细观裂纹形态特征和形成机制,并探讨了黏结剂含量对含瓦斯煤剪切力学特性、裂纹宏细观演化和损伤特性的影响。研究结果表明:随着黏结剂含量的增加,含瓦斯煤抗剪强度较好地服从线性增加关系,宏观裂纹的数目和分叉在增加,峰后稳定阶段所占总试验阶段的比例不断减小;裂纹总有效长度变化可分为急增、缓增和稳定3个阶段;随着黏结剂含量的增加,相邻裂纹之间的损伤区类型发生变化,宏观断裂面形成方式由裂纹的直接连通向主裂纹分叉连通和翼型主裂纹间损伤区连通方式转化;通过对黏结剂含量为5.3%条件下含瓦斯煤剪切细观裂纹形成机制分析可知,宏观裂纹前端存在几条由宽到窄、近似在一条线上分布的细观裂纹,前方新裂纹不断出现,后方裂纹不断长大,并发生翼裂纹连通,翼型裂纹重叠部分产生损伤,形成宏观裂纹,从而引起宏观裂纹不断向前扩展;主裂纹壁的次级裂纹是由几条呈雁行式排列的翼型裂纹组成;主裂纹之间的贯通方式为翼裂纹和反翼裂纹连通,取决于其相对位置。
[Abstract]:In this paper, the experimental research on the shear of gas-bearing coal under different binder content is carried out by using the self-developed meso-shear test device of gas-bearing coal. The strength characteristics, crack evolution mode and crack length variation of coal are studied.The effects of the content of binder on the shear mechanical properties of gas-bearing coal, the macroscopic and meso-evolution of crack and the damage characteristics were discussed.The results show that with the increase of binder content, the shear strength of gas-bearing coal increases linearly, the number and bifurcation of macroscopic cracks increase, and the proportion of post-peak stable stage in the total test stage decreases.The change of total effective length of crack can be divided into three stages: rapid increasing, slow increasing and stabilizing, and the type of damage zone between adjacent cracks changes with the increase of binder content.The formation mode of macroscopic fracture surface is changed from the direct connection of crack to the bifurcation of main crack and the connection mode of damage zone between main cracks of airfoil, and the mechanism of formation of meso-cracks in gas coal shear is analyzed when the content of binder is 5.3%.At the front end of the macroscopic crack, there are several mesoscopic cracks, which are approximately distributed on a line from wide to narrow. The front new cracks appear constantly, the rear cracks continue to grow, and the wing cracks are connected, and the wing crack overlaps to cause damage.The secondary crack of the main crack wall is composed of several wing cracks arranged in geese, and the connecting mode between the main cracks is wing crack and inverse wing crack.Depends on its relative position.
【作者单位】： 河北工程大学资源学院;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点试验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.51474040) 重庆市基础与前沿研究计划项目(No.cstc2013jj B90001) 邯郸市科学技术研究与发展计划项目(No.1323103077-5) 国家科技重大专项(No.2011ZX05034-004)
【分类号】：TU45

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1703085