超临界CO2浸泡作用下煤岩力学特性应变率效应实验研究

作者：吴韬; 梁卫国^*; 于永军; 武鹏飞

来源：岩石力学与工程学报, 2023, 42(11): 2727-2738.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2023.0109

• 岩石力学
• 准静态应变率
• 超临界CO2浸泡
• 煤体单轴力学特性
• 能量演化
• 声发射

为研究超临界CO2浸泡对煤岩单轴压缩力学特性应变率效应的影响，进行未浸泡及超临界CO2浸泡煤岩在准静态应变率加载(10-5,10-4,10-3,10-2 s-1)下的单轴压缩实验，并利用声发射监测系统记录加载过程中的能量信号，从应变率效应和Sc CO2浸泡弱化机制角度对煤岩单轴抗压强度、弹性模量、破坏形态、能量演化和AE特征参数进行了研究。结果表明：(1)随着应变率增加，未浸泡和超临界CO2浸泡煤岩的抗压强度和弹性模量均表现为先增加后降低趋势。在10-5和10-2 s-1应变率条件下，超临界CO2浸泡煤岩的力学特性劣化作用更为明显；煤岩单轴抗压强度分别降低28.66%,34.98%，相应弹性模量分别降低35.50%,27.68%;(2)未浸泡超临界CO2煤岩的破坏形态主要为X状共轭剪切破坏，而超临界CO2浸泡煤岩试件的破坏形式由斜面剪切破坏转变为竖向劈裂拉伸破坏；(3)应变率效应及Sc CO2浸泡弱化作用对煤岩的力学性质的影响，同时也影响着煤岩可储存弹性应变能的大小，从煤岩破坏时表征能量释放的声发射信号强弱可以获证。该研究有助于揭示超临界CO2浸泡煤岩在准静态加载条件下力学特性变化规律，以及分析理解煤岩储层压裂过程中煤体变形和裂缝扩展条件特征。

• 单位
  太原理工大学