煤炭科技 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (3): 1-.

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基于CT扫描的煤岩试件破坏加载速率效应数值模拟研究

  

  • 出版日期:2022-06-25 发布日期:2022-07-18

  • Online:2022-06-25 Published:2022-07-18

摘要: 加载速率效应是岩石力学和地质领域的研究重点之一。非均质结构与加载速率效应的耦合,将使得煤岩体呈现更为复杂的破坏特性。基于微焦点工业CT对煤岩试件进行了微米尺度上的扫描,构建了反映试件内部结构信息的三维数值模型,并导入FLAC3D软件进行了5种不同加载速率下(2.5×10-7、5.0×10-7、2.5×10-6、5.0×10-6、10.0×10-6 mm/step)的单轴压缩实验数值模拟。结果表明,5种加载速率下,弹性阶段的应力—应变曲线基本重合,但在荷载接近试件承载极限时,不同加载速率的应力—应变曲线变化明显,加载速率增大时,峰值应力相应增大,对应的应变值也增大,在一定范围内增大加载速率使得试件的承载能力有所提高。受材料非均质性影响,塑性区分布并不对称,且峰值应力后,加载速率对塑性区的分布影响更为明显。应力达到峰值前,剪切应变率较大区域均未贯穿试件,而加载速率越大,剪切带形状越趋于不规则;应力达到峰值后,加载速率越大,试件破坏越突然,破坏形式也更复杂。

关键词: CT扫描, 煤岩破坏, 加载速率, 数值模拟