基于Micro-CT的受载煤岩裂隙孔隙时空演化规律
作者:杨琪; 于岩斌; 程卫民; 张鑫; 郑磊; 崔文亭; 邢浩
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作为流体渗流的主要通道,煤岩的裂缝孔隙对煤岩的渗透性能量有重要影响。为了深入揭示煤岩的细观裂缝孔隙结构特征随轴向应力载荷的演化规律,利用纳米体素-3502ex射线三维扫描成像系统和Deben-loaded 试验装置进行了煤岩单轴向压缩微CT原位扫描试验,获得了不同应变条件下的实时CT数据,并提取煤样孔隙裂隙分布特征,定义了空隙率,根据空隙率曲线的阶段将煤样均匀划分为三个部分(1区、2区和3区),分析了煤样细观结构随轴向应力的演化规律。研究表明,轴压过程中存在阶段性裂缝,裂缝和孔隙的分布特征与内应力密切相关。单轴压缩作用下轴向应力的传递导致2区裂缝和孔隙发育,然后轴向应力加载压头附近1区的裂缝和孔隙发育并连通,峰值(1N)和破坏(N)后孔隙破裂体积表面积和体积面积的最大值最大,在轴向附近区域,第3段裂缝孔隙发育相对缓慢,孔隙和裂缝的最大体积和表面积最小。在轴向力的作用下,煤岩矩阵(骨架)产生局部变形和破坏,形成孤立的孔隙和微裂缝。裂缝和孔隙的空间加剧了煤岩内应力分布的不均匀性,这对煤岩的断裂过程有很大影响。