基于合成岩体方法的正交裂隙煤体围压效应研究

• Published in: 煤炭学报 Vol. 46; no. 9; pp. 2865 - 2873
• Main Authors: 王晓卿, 康红普, 高富强
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工开采研究院有限公司,北京100013 01.09.2021; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验,北京100013; 煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013
• Subjects: 煤体;正交裂隙;围压;结构面活化;破坏机理;合成岩体方法
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.0685

TD353; 煤体结构面分布具有正交的特点.为阐明正交裂隙煤体的围压效应与破坏机理,基于结构面采样与参数标定试验构建正交裂隙煤体模型,采用合成岩体方法开展不同围压条件下正交裂隙煤体的常规三轴压缩试验,提出结构面活化系数的概念,分析围压对正交裂隙煤体破坏特征、强度特性、变形行为与结构面活化的影响,提出并验证结构面活化机制以及围压条件下正交裂隙煤体的破坏机理.研究结果表明:①正交裂隙煤体的力学性质表现出明显的围压效应.随围压增大,煤体的抗压强度、残余强度、弹性模量增大,抵抗膨胀变形能力增强;力学性质表现出脆延转化;煤块破坏形式由拉伸转为剪切;结构面活化比例降低,结构面对正交裂隙煤体力学性质的影响减弱乃至消失.②存在围压时结构面活化难度急剧增加,正交裂隙煤体的围压效应在低围压时更为显著.③无围压时,正交裂隙煤体发生劈裂破坏,裂隙由结构面活化裂隙和翼裂纹组成;中、低围压时,正交裂隙煤体发生剪切破坏,形成贯穿的倾斜剪切裂隙;高围压时,正交裂隙煤体发生塑性流动破坏.④无围压时,结构面控制正交裂隙煤体的破坏;中、低围压时,结构面影响正交裂隙煤体破坏裂隙的形态,但随围压增大影响程度变弱;高围压时,正交裂隙煤体的破坏不受结构面影响.