气体吸附诱发煤强度劣化的力学模型与数值分析

摘要：

在吸附性气体作用下,煤体将产生吸附应变,吸附应变通过使煤微观结构重新排列从而诱发煤损伤,并使其力学性质劣化.尽管大量试验证实了吸附性气体将会改变煤的力学特性,然而当前描述煤-气相互作用的力学模型并未将吸附诱发的损伤考虑其中,故也无法考虑气体吸附诱发煤强度劣化.基于此,建立一个考虑气体吸附损伤的双重孔隙介质力学模型,揭示气体吸附过程诱发的两个相互作用:一个是游离气体引起的常规弹性力学作用,一个是吸附气体诱发的内部膨胀应力,并在此基础上考虑两个力学作用所带来了煤的附加损伤.研究结果表明:气体吸附诱发煤基质产生细观损伤,以拉伸损伤为主,这使煤的力学性质劣化,表现为弹性模量和强度的降低.吸附能力越强的气体,诱发煤的微观结构改变越大,损伤越明显,甚至会诱发煤样呈现新的破坏形态.超临界CO2会诱发煤更大的损伤和强度劣化.

关键词：膨胀应力、局部应变、全局应变、吸附损伤、强度

所属期刊栏目：39

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家杰出青年科学基金资助项目51525402;国家自然科学基金项目51761135102,51304037;中央高校基本科研业务费项目No.N160104008.This work was supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars of China51525402;the National Natural Science Foundation of China51761135102,51304037;the Fundamental Research Funds for the Central Universities of ChinaN160104008

在线出版日期：2018-06-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1500-1508