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解析煤岩体试件卸围压试验中的裂隙细观结构

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据原煤样的加卸载试验结果,从围压与瓦斯流量关系图及表3.2分析,当围压卸至某一水平后,瓦斯流量按两个数量级的速度急剧上升,表明卸围压作用导致煤体中出现了宏观裂隙。图3.17至图3.24是典型原煤试件试验前的状态及加卸载试验完成后的CT断层扫描图像。从CT扫描图像分析,煤岩试件在三轴卸围压条件下主要出现单斜剪切破坏。

解析煤岩体试件卸围压试验中的裂隙细观结构

根据原煤样的加卸载试验结果,从围压与瓦斯流量关系图及表3.2分析,当围压卸至某一水平后,瓦斯流量按两个数量级的速度急剧上升,表明卸围压作用导致煤体中出现了宏观裂隙。为了研究宏观裂隙发育状态,在重庆大学ICT中心对加卸载试验研究完成后的原煤样进行了工业CT扫描,以期从细观角度在未扰动状态下查明试件内部裂隙发育情况。

自从20世纪80年代后期医用CT和工业CT应用于岩石的破坏过程观测以来,CT设备的分辨率不断提高,成像时间也不断缩短,因此获得了高质量的岩石CT图像。直观的CT图像分析是最初始的分析方法。岩石CT的最大优势在于对于CT尺度岩石结构和裂纹演化过程的观测,迄今为止,直观的CT图像分析始终是进一步CT分析的基础。但基于灰度变化的传统CT图像分析方法本质上是定性分析方法,同时由于人眼分辨灰度能力的限制,在图像变化很小时将感觉不出来,这就降低了CT的使用价值。

岩石细观力学试验的目的是观测岩石受力后内部结构的变化,因此需要对样品同一层位不同应力状态下的多幅CT图像进行比较,得出细观结构的演化结果。岩石内部一定区域微空洞、微裂纹的活动必然引起该区域CT图像中灰度(密度)CT数的变化。反之,岩石内部一定区域密度的异常变化反映本区域微空洞、微缺陷活动的集合效应,这就是CT图像进行岩石细观裂纹观测的原理。

图3.17至图3.24是典型原煤试件试验前的状态及加卸载试验完成后的CT断层扫描图像。CT图中的白色部分即为原煤试件内部出现的宏观裂隙,灰度差可以通过图像处理方法确定其连通程度。从CT扫描图像分析,煤岩试件在三轴卸围压条件下主要出现单斜剪切破坏。

图3.17 原煤试件2及纵向CT剖面

图3.18 原煤试件3及纵向CT剖面

图3.19 原煤试件13及纵向CT剖面(www.xing528.com)

图3.20 原煤试件17及纵向CT剖面

图3.21 原煤试件2及横向CT剖面

图3.22 原煤试件3及横向CT剖面

图3.23 原煤试件13及横向CT剖面

图3.24 原煤试件17及横向CT剖面

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