液氮冻融含水煤体孔隙损伤规律实验研究

作者：林海飞^*; 罗荣卫; 李博涛; 王裴; 秦雷

来源：西安科技大学学报, 2023, 43(01): 55-64.

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2023.0107

• 含水煤体
• 液氮冻融
• 分形维数
• 孔隙损伤
• 损伤因子

为研究液氮冻融作用下含水煤体孔隙损伤规律，利用蔡司显微镜、超声波测损、核磁共振等实验手段，测定了不同含水率煤体液氮冻融前后表面裂隙参数、纵波波速和孔隙T2图谱，分析了煤体裂隙分形特征、孔隙度演化以及孔径分布规律，最终通过孔-裂隙参数定义煤体表面和内部损伤因子，探讨了液氮冻融对含水煤体孔隙损伤的作用机理。结果表明：冻融后煤体表面特征裂隙面积增量、分形维数与含水率呈正比，含水率为5.96%时，相比干燥煤体两者分别提高了2.83,4.77倍；随着含水率的增加，煤体纵波波速不断减小，孔隙度增量显著增大；煤体内部微小孔、中大孔数量分别呈线性和指数级增长，液氮冻融作用促使煤体孔隙萌生、发育，微小孔转化为中大孔及部分孔裂隙相互连通形成裂隙网络。受到液氮冻融作用，煤体表面裂隙及内部孔隙损伤显著，损伤因子与含水率之间均呈正指数关系。煤体中水分的增加，强化了液氮冻结过程中水-冰相变产生的膨胀作用力，提高了煤体损伤及塑性变形程度。

• 单位
  西安科技大学