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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
超声波功率对煤体力学损伤特性及能量演化的实验研究
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  • 作者

    李树刚王瑞哲林海飞杨二豪赵泓超秦雷郝荷杰

  • 单位

    西安科技大学安全科学与工程学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西煤业化工技术研究院有限公司

  • 摘要

    为研究超声波致裂后对煤体力学损伤特性及能量演化规律,利用电子万能压力试验机、声发射系统、对不同功率超声波致裂煤体进行单轴压缩实验,获得了不同功率超声波致裂煤体力学损伤参数,探究了声发射信号与不同功率致裂煤体损伤参量相互关系,采用盒子分形维数分析了煤体表面裂隙分形特征,阐明了超声波不同功率致裂煤体损伤劣化机制。实验结果表明,随着超声波致裂功率增大,煤体单轴抗压强度、弹性模量逐渐降低,煤体单轴抗压强度损伤参量、弹性模量损伤参量与致裂功率呈线性相关;单轴压缩过程中声发射振铃计数可分为平静期、上升期,波动期3个阶段,随着超声波功率增大,裂纹扩展孕育期时间越短,相对时长占比越小,裂纹扩展增长速率越大,对煤体强度的弱化效果逐渐增强,声发射信号突增现象明显,煤样终态破坏更加破碎,破坏特征随着致裂功率的增大煤体从弹脆性向延-塑性转化;煤体孔裂隙扩展贯通,煤体表面裂隙分形维数损伤参量与致裂功率呈线性正相关,分形维数损伤参量越大,表明煤体裂隙形态越复杂;基于声震参数分析了煤体损伤参量与声发射归一化参数的关系,具有较好拟合关系。以上结果表明,超声波致裂作用对煤体结构造成损伤,使煤层破坏变形,形成复杂的渗流网络,提高了煤层渗透率。

  • 关键词

    超声波功率单轴压缩声发射分形维数损伤机制

  • 引用格式
    李树刚,王瑞哲,林海飞,杨二豪,赵泓超,秦雷,郝荷杰.超声波功率对煤体力学损伤特性及能量演化的实验研究[J/OL].煤炭科学技术:1-12[2023-06-14].DOI:10.13199/j.cnki.cst.2022-1596.
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