采矿与安全工程学报

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不同围压下闭合单裂隙砂岩力学响应及能量耗散机制研究

  

  1. 1. 山东理工大学资源与环境工程学院,山东 淄博 255000;2. 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室,河南 焦作 454000;3. 河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454000
  • 出版日期:2020-03-15 发布日期:2020-04-28
  • 作者简介:于辉(1989— ),男,山东省潍坊市人,博士,讲师,从事矿山岩石力学与巷道支护等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51674098,51604094,51904177);山东省自然科学基金项目(ZR2018PEE003);深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室开放基金项目(SJF201807)

Mechanical response and energy dissipation mechanism of closed single fractured sandstone under different confining pressures

  • Online:2020-03-15 Published:2020-04-28

摘要: 基于室内单轴压缩试验结果进行细观参数标定,开展了不同围压下闭合单裂隙砂岩的PFC2D颗粒流模拟试验,研究了围压及裂隙倾角对裂隙砂岩应力-应变曲线、宏细观损伤及裂隙扩展等力学特征的影响规律,阐述了能量耗散机制。结果表明:裂隙倾角α对试样峰值强度的影响基本呈先下降后上升的趋势,断裂角β随α增加逐渐减小,宏观裂纹最终从预制裂隙尖端向试样两个对角点贯通;内部裂纹演化主要经历弹性压缩变形-稳定发展-不稳定发展-峰后加速破裂4个阶段,峰值点处裂隙两端产生了明显裂纹带,以张拉裂纹为主;随围压增大试样耗散能、应变能、边界能逐渐增加且呈线性正相关,增长速率边界能>应变能>耗散能,峰前损伤变量较小,峰后损伤变量迅速增大,倾角对耗散能影响较小,围压对能量演化具有关键作用。

关键词: 闭合单裂隙, 围压, 损伤, 能量, 颗粒流