| 酸性压裂液对无烟煤动态断裂行为及能量耗散规律影响研究 |
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| 作者姓名： | 龚爽 张寒松 赵毅鑫 孙世毅 周永恒 神文龙 |
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| 作者单位： | 1. 河南理工大学能源科学与工程学院;2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心;3. 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(52274077)；;中国博士后科学基金资助项目(2021M701100)；;河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(212102310379)~~； |
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| 摘 要： | 为探究冲击荷载作用下酸性压裂液对无烟煤断裂行为及能量耗散规律的影响，利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击加载系统对酸性压裂液和水基压裂液处理后的直切槽半圆弯曲(NSCB)无烟煤试样开展不同冲击气压下I型动态断裂韧性试验，采用高速摄像装置记录煤样裂纹扩展过程，结合Image J图像分析软件及PCAS图像识别系统定量分析煤样宏观裂纹扩展轨迹特征及断面细观孔隙概率熵值。通过对比不同冲击气压和压裂液作用下无烟煤样的入射能、吸收能、断裂能和残余动能，得出冲击荷载下酸蚀煤样动态断裂过程的能量耗散规律。研究表明：自然状态煤样的动态断裂韧度最大，酸性压裂液作用煤样在冲击气压高于0.35 MPa后表现出较水基压裂液更低的断裂韧度值，在更高加载气压条件下酸性压裂液处理后煤样的预制裂纹更易起裂。酸性压裂液处理后煤样所需断裂能与水基压裂液组煤样所需断裂能的差值随加载气压的增大不断增加，加载气压越高，酸性压裂液处理后煤样所需断裂能较水基压裂液更少。煤样断面孔隙概率熵值随冲击气压增加而不断增大，酸性压裂液作用使得煤样的断面形貌由致密整齐向疏松多孔转变。针对不同加载速率下压裂液对煤岩断裂行为的弱化和增强双重作用机...
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| 关 键 词： | 岩石力学 无烟煤 断裂韧度 酸性压裂液 裂纹扩展 能量耗散 |
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