基于间接拉伸试验的煤岩层理效应研究

许多^1,2,3，张茹^1,2,3，高明忠^1,2,3，张泽天^1,2,3，刘倩颖^1,2,3，谢晶^1,2,3，张朝鹏^1,2,3

1. 四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室2. 四川大学水利水电学院3. 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室

摘 要：采用多种先进的宏细观测试手段,探究煤的层理构造和矿物分布。进行加载方向与煤岩层理面平行和垂直的间接拉伸以及实时声发射(AE)试验,分析了煤的破坏机理、拉伸力学特性以及在拉伸过程中声发射时空序列特征和损伤变量演化的层理效应。研究表明:方解石矿物主要沿煤层理面分布,对裂隙的萌生和发展起着关键作用;加载方向平行和垂直于层理面煤岩的抗拉强度分别为0.706和1.039 MPa;平行组试样声发射活动的整体水平弱于垂直组,但平行组试样AE事件在破坏前短期内激增,总能量释放少,破坏突然,主裂纹沿层理面发展,垂直组试样的AE信号在低应力水平出现,AE振铃计数率和能率均强于平行组,空间定位点有明显的成核区域;垂直组和平行组损伤变量D值变化曲线分别呈现出阶梯式和两段式特征,具有明显差异,基于AE能量计算的岩石损伤状态更加符合实际。

关键词：煤;力学特性;声发射;层理效应;损伤变量;