为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层理结构影响下煤岩组合体不同层位的波速及波速比变化特征;结合CT扫描及三维重构技术,应用煤岩灰度分布频数数据,提出了不同层位CT灰度均值的计算方法,获得了不同原生层理倾角下煤岩组合体不同层位灰度及煤岩含量的变化规律,建立了煤岩CT灰度均值与波速、力学参数的关系;构建了考虑层理倾角与煤岩含量效应的煤岩组合体纵波波速计算模型,并应用测试数据进行了对比验证。结果表明:(1) 含原生层理的煤岩组合体波速及波速比与层理倾角线性相关,随层理倾角增加,组合体的纵波波速近似线性减小,而波速比的分布范围增大;(2) 不同层理倾角下组合体的CT灰度均值波速线性相关,随CT灰度均值增高,煤岩组合体波速线性增加;(3) 煤岩组合体的密度随CT灰度均值增加线性增高,其动态弹性模量及剪切模量则与CT灰度均值均呈三阶多项式关系,并随CT灰度均值增高趋于增大;(4) 层理倾角与煤岩含量相比,组合体波速对煤岩含量的敏感性更高,煤岩含量相近则波速受层理倾角响变化最大。
0 引言
1 含原生层理结构组合体试样制备
2 含原生层理结构组合体超声波测试
2.1 超声波测试方案
2.2 不同层理倾角下组合体波速变化规律
3 含原生层理结构煤岩CT扫描分析
3.1 CT扫描测试方案
3.2 煤岩组合试样CT灰度值变化规律
3.3 原生煤岩组合体组构分析
4 CT扫描的原生煤岩组合体力学性质
4.1 CT灰度值与波速关系
4.2 CT灰度值与力学参数关系
5 含原生层理结构煤岩体波速分析
5.1 波速与层理倾角关系
5.2 验证分析
6 结论
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