基于煤體結構異性特征,從微觀角度數(shù)值分析注水煤體裂紋起裂、擴展及停止過程。研究結果表明:注水時煤體節(jié)理端應力集中,然后沿節(jié)理面（弱面）擴展,當剪應力小于煤面剪切強度時,裂紋停止;注水壓力較大時,煤體不僅沿節(jié)理面擴展,而且還在裂紋尖端處導致煤體損傷,衍生新的裂紋路徑。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

煤體結構異性特征

由于煤層中層理和割理的存在，導致煤基體在各個方向的力學性能存在極大差異。從不同方向取芯進行巴西劈裂試驗（抗拉強度）。其中，x方向表示平行層理沿面割理方向，y方向表示平行層理沿端割理方向，z方向表示垂直層理方向。煤樣巴西劈裂破壞力-變形曲線如圖2。由圖2可以看出，在煤樣破壞時，x方向的峰值破壞最小，y方向峰值破壞力次之，z方向峰值破壞力最大。在拉伸破壞過程中，在經(jīng)過短暫的彈性變性后，煤體進入塑性變形，此階段持續(xù)變形最長（加載力增大緩慢、變形急劇增大），這主要是因為煤體內(nèi)部層理和割理存在導致煤體層面之間滑移，即煤體層理和割理面屬于軟弱面。特別是沿平行層理沿面割理方向，面割理面密集連續(xù)，塑性變形最大，破壞力也最小。

基于上述煤層各向抗拉強度測試及分析，在此沿x鉆孔進行高壓注水致裂煤層，煤層注水致裂模型示意圖如圖3，模型長100 mm，寬60 mm。微觀模型設計層狀煤體，層理和割理寬度均為0.5 mm，煤體彈性模量2 GPa，泊松比0.2；接觸節(jié)理的彈性模量為0.2 GPa，泊松比0.25。圖3模型左側固定，右側施加6 MPa側壓；將下部固定，上部施加9 MPa的地應力。采用Abaqus工程軟件，建立模型，巖體裂縫數(shù)值模型如圖4。為了便于分析，分別在層里面和下部斷面設置了A-A′、B-B′2條路徑分析煤體內(nèi)部應力。

【參考文獻】：
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