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基于Micro-CT和DVC的单轴压缩下煤岩损伤特征研究
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作者 于岩斌 尼传文 +3 位作者 崔文亭 臧杰 刘党辉 宋克志 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第3期64-77,共14页
研究煤的破坏过程对于理解其力学行为及渗透性能的变化至关重要。利用X射线计算机断层扫描(CT)技术,在单轴压缩条件下对煤岩进行原位扫描。结合数字岩心技术和数字体积相关法(Digital Volume Correlation,DVC),计算了煤岩的变形位移场... 研究煤的破坏过程对于理解其力学行为及渗透性能的变化至关重要。利用X射线计算机断层扫描(CT)技术,在单轴压缩条件下对煤岩进行原位扫描。结合数字岩心技术和数字体积相关法(Digital Volume Correlation,DVC),计算了煤岩的变形位移场与应变场,分析了裂隙的发育与演化规律,并揭示了煤岩损伤动态演化与渗透性能之间的响应关系。研究发现:在单轴荷载作用下,煤岩的破坏由轴向力与相邻裂隙的发育共同作用,导致内部既有裂隙发育,又有裂隙压密的现象;煤岩中的矿物质对裂隙发育有引导作用,且与矿物质的形状和分布密切相关。DVC分析表明,煤岩的破坏是一个动态演化过程,各区域在不同方向的变形差异积累导致破坏发生;位移场的矢量叠加揭示了煤基质在不同方向的变形,而应变场显示裂隙在轴向压缩下的横向扩展。加载过程中,煤岩孔裂隙的发育导致渗透性能不断提高,特别是在1100N阶段,渗透率增加了149.35μm^(2),损伤变量D_(H)的最大值为8.2%。此外,连通孔隙数和迂曲度τ与损伤变量成指数关系。研究结果可为理解煤岩破坏和渗透特性提供试验数据和理论支持。 展开更多
关键词 CT DVC 单轴压缩 裂隙发育 损伤变量 渗透性
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