单轴压缩条件下含层理煤岩力学特性的细观研究

摘要

层理是煤层的主要构造标志,通过CT扫描与扫描电镜开展层理的观察,采用室内试验及PFC2D程序,构建含不同层理倾角的煤岩试样,对其进行单轴压缩试验,研究其在不同层理倾角条件下的强度、破坏模式及裂纹分布情况。研究结果表明:1)在单轴压缩条件下,试样的抗压强度试验值与计算值均随着层理倾角的增大呈现出先减小后增大的规律,近似为“V”字形,当层理倾角为0°时均取得最大值,当层理倾角为60°时均取得最小值。2)当层理倾角为0°时,试样破坏模式为脆性破坏,高速弹射出大量碎屑,表现出很强的冲击能力;当倾角为30°,45°与60°时,试样破坏模式为剪切破坏,破裂面与层理面平行;当倾角为90°时,试样破坏模式为劈裂破坏,破裂面与轴向力方向呈小角度。3)当层理倾角为0°与90°时,试样裂纹主要集中于加载端部与试样中部,且其发展方向与加载方向呈一定夹角,其中以张拉型裂纹为主,含少量剪切型裂纹;当倾角为30°,45°与60°时,裂纹主要沿层理面发展,以张拉型裂纹为主,含少量剪切型裂纹。