摘要： 为探究不同CO₂压力下受载煤体能量演化规律及破坏特征,采用MTS816岩石力学加载系统搭配自主研制的可视化气固耦合试验装置,开展不同CO₂压力下煤体单轴压缩试验,阐明受载煤体力学参数和能量密度随气压的变化规律,并借助数字图像相关法(DIC)及CT扫描技术,从细观层面剖析CO₂对煤体裂纹扩展和破坏模式的影响。结果表明:不同CO₂压力下煤体应力-应变曲线可分为4个阶段,其峰值强度和弹性模量随CO₂压力增加均呈二次函数减小;随着CO₂压力的增加,煤体峰值点处总能量和弹性能分别以指数型和二次函数型降低,而煤体耗散能则以二次函数型提高;基于DIC结果发现,煤体表面应变场演化规律受气固耦合效应影响显著,表面应变场随气压增加由单一应变集中带向多个无规则主应变集中带转化;CT扫描结果显示,高CO₂压力会导致煤体内部裂隙网络趋于复杂化,破坏特征也由低气压下的张拉破坏变为复合型破坏,且煤体裂隙面积、体积、分形维数等裂隙表征参数均与气压呈正相关;不同气压下,煤体弹性能耗比均呈急速增加—快速下降—平缓增加—急剧陡增的变化趋势,煤体弹性能耗比在峰值前后分别出现连续阶梯状突变和急剧突变,表明煤体内部裂隙相互贯通并产生宏观裂隙,使煤体失稳破坏,丧失承载能力。

关键词: CO₂压力, 煤体, 能量演化, 破坏特征

中图分类号: 

• TD 353