复杂应力对瓦斯抽放钻孔煤岩体破裂损伤影响的研究

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本文研究钻孔煤岩的破坏规律,确定细观破坏与宏观断裂的关系;采用理论分析手段,分别建立复杂应力、瓦斯压力、瓦斯渗流以及它们耦合作用下抽采钻孔周围裂隙煤岩体损伤演化方程和三维弹塑性本构关系方程,并利用有限元方法对其进行求解,对抽采钻孔煤岩体的破裂规律进行分析。对于解释关于瓦斯渗流作用下钻孔煤岩渐进破坏过程的塌孔问题具有一定的指导意义,并分析了煤岩中瓦斯的存在形态;给出了建立固气耦合数值模型、渗流方程和变形场方程所需的参数。  基于煤体受载过程的声发射试验进行了宏观力学的分析,探讨了煤体破坏过程中的声发射非线性特征,进行了突出煤岩常规试件的宏观力学性质实验,包括单轴、三轴和含瓦斯煤的声发射试验,选取具有代表性的声发射参数,对不同受力状态下煤样破坏全过程的声发射特征和试样变形规律进行研究。利用COMSOL数值模拟系统分别对瓦斯抽采钻孔煤岩的变形破坏过程、破裂过程及其在位移控制加载方式条件下的透气性演化规律进行了数值模拟分析。验证了本文建立的固气渗流-应力耦合模型与实验所得结果具有良好的同一性。
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