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为了研究水中高压电脉冲激波脉动荷载特性及其作用下的煤岩体动态损伤特征,通过开展不同水压、电压条件下的真三轴煤岩体压裂试验,研究水激波峰值压力、冲击荷载、加载速率等水激波加载特性,煤岩体钻孔侧壁环向有效应力与动态抗拉强度的关系,煤岩体裂纹起裂应力、扩展角度与地应力、水压力、脉冲激波之间的关系。基于CT扫描和ABAQUS数值模拟软件计算不同液电参数下的煤岩体损伤变量,进而评价煤岩体动态损伤和裂纹起裂扩展形态及演化特征。研究结果表明:脉冲水激波峰值压力随着放大电压和水压的增加而迅速增加,加载速率随放电电压增加而增加、随水压增加而减小;相对于水压变化,放电电压的变化对水激波峰值压力及其加载速率影响更大;数值模拟与室内试验所得结果吻合度较高,二者从细、微观角度互相印证了随着水压、放电电压的增加,煤岩体的损伤变量增加明显,损伤致裂程度加剧,裂纹数量、扩展长度、开度、复杂程变化明显,其中放电电压的改变对煤岩体的损伤影响尤其明显。研究结果可以为我国水中高压电脉冲压裂煤岩体,高效抽采煤层气提供理论支撑,具有指导性意义。
0引 言
1液相放电脉冲激波加载特性
2液相放电致裂煤岩动态损伤试验
2.1高压电脉冲致裂系统与煤岩试样制备
2.2试验方案及试验步骤
2.3水激波压力及加载速率结果分析
2.4裂纹起裂扩展理论分析及煤岩体CT扫描结果
2.5裂纹动态损伤评估
3动态损伤数值模拟计算
3.1数值模型的建立
3.2数值计算结果分析
3.2.1预制单裂纹数值模拟结果及分析
3.2.2预制双裂纹数值模拟结果及分析
3.3煤岩体损伤综合评价分析
4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