煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室周正：预制槽不同取向与真三轴应力作用下煤裂纹扩展机理研究
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Study on crack propagation mechanism of coal under the different orientation between prefabricated slots and true triaxial stress
Ye M.; Lu Y.; Ge Z.; Deng Q.; Zhou Z.; Gong S.
Published：2024-07-01
DOI：10.1016/j.energy.2024.130988
研究背景
在工程领域中，水力裂缝与原位应力之间的相互关系影响着煤层的应力释放效率。然而，目前研究领域普遍存在一些问题，尤其是在深层煤层中，我们对于裂缝传播机制的了解还不够充分。
研究内容
最近发表在《Energy》期刊的一项研究针对煤炭裂纹传播机制展开了深入探讨。研究通过对煤炭进行了真三轴实验，其中裂缝预制槽与σ<sub>2</sub>（FP-σ<sub>2</sub>）和σ<sub>3</sub>（FP-σ<sub>3</sub>）平行。研究结果显示，随着循环次数的增加，试件的弹性模量和泊松比动态变化，且FP-σ<sub>3</sub>试件的峰值强度和峰值应变均大于FP-σ<sub>2</sub>试件。FP-σ<sub>2</sub>试件的裂缝主要分布在X-Z平面上，而FP-σ<sub>3</sub>试件的裂缝更均匀地分布在试件内部。对于FP-σ<sub>3</sub>试件，裂缝在槽的稳定扩展方向存在，这影响了槽平面内裂缝与σ<sub>1</sub>-σ<sub>3</sub>平面内裂缝的竞争扩展。研究进一步通过数值模拟分析了水平应力差Kn和槽的水平偏转角ω对裂缝空间分布的影响。通过改变槽的水平偏转角ω，可以使裂缝分布更加均匀。最终，基于研究结果讨论了深层煤层中水力裂缝预制的优化方法。
研究意义
这项研究的创新点在于揭示了不同方向裂缝对煤炭裂纹传播的影响，为深层煤层中的应力释放提供了重要参考。通过了解裂缝传播机制，我们可以更好地优化煤层开采方法，提高开采效率，减少资源浪费。
希望这篇文章能帮助你更好地理解煤炭裂纹传播机制的研究进展，也欢迎大家关注更多相关学术动态！
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