不同倾角煤岩组合体三轴力学特性的界面水压效应研究 |
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作者姓名: | 高翔 梁卫国 武鹏飞 陈跃都 李浩 曹孟涛 |
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作者单位: | 太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024;清华大学土木工程系,北京 100084 |
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基金项目: | 国家自然科学基金;中国博士后科学基金;中国博士后科学基金 |
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摘 要: | 为研究煤层气间接压裂工程中煤岩界面稳定性问题, 进行了干燥与水饱和下15°、30°和45°三种倾角无黏结自由 界面煤岩组合体的三轴压缩试验和不同界面水压下30°倾角 煤岩组合体的三轴压缩试验,揭示了界面倾角和水压对煤岩 组合体力学特性的影响机理.结果表明:无黏结界面煤岩组 合体强度随界面倾角增大而减小,水饱和状态下,倾角由15° 增加到 45°时,三 轴 抗 压 强 度 由 36.91 MPa 减 小 到 7.84 MPa,降幅达80%,组合体破坏形式由15°时煤体的劈裂破 坏,转变为30°和45°时界面的剪切滑移破坏;水饱和状态对 煤岩组合体强度有弱化作用,且随倾角增大而减小,倾角为 15°时,强度由50.83 MPa降低至36.91 MPa,降幅为27%, 倾角为45°时,强度由8.72 MPa降低至 7.84 MPa,降幅为 10%;煤岩组合体峰值强度和残余强度与界面水压呈负线性 关系,随着界面水压从0增加到 4 MPa,峰值强度从 18.53 MPa降低至11.67MPa,残余强度从13.35 MPa降低至8.84 MPa,煤岩组合体越容易产生剪切滑移.该研究对了解间接 压裂煤层气开采工程中煤岩界面稳定性与裂纹扩展条件特 征具有重要意义.
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关 键 词: | 煤岩组合体 界面水压 力学特性 剪切滑移 |
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