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国内刊号：61-1155/P
国际刊号：1001-1986
发布日期:
作者：朱柏旭, 杨旭, 李高仁, 李皋, 冯佳歆,
关键词：本溪组煤, 裂缝, 围压, CT, 弹性模量, 纳米压痕,
目的为了厘清深部裂缝多尺度特征与煤岩力学行为之间的关系，进而深入理解煤体宏细观损伤破坏机理，并为深部煤层气储层稳定性评价与力学建模提供科学依据，需开展深部煤岩在不同尺度下的力学特性差异研究。方法以鄂尔多斯盆地本溪组8号煤样为研究对象，开展了单轴/三轴力学试验、纳米压痕试验和CT扫描分析。基于不同尺度下裂缝发育密度和弹性模量的差异，拟合了升尺度计算模型，研究了围压对裂缝力学参数的影响。结果和结论结构完整的煤样端面和内部割理分布密集交互形成网状裂隙，端面面割理密度为6~12条/5 cm，端割理密度为9~16条/5 cm，CT统计内部割理密度为10条/5cm。微米尺度下，裂隙宽度为0.52~13.41 μm。裂缝的存在显著降低了煤样的宏观弹性模量，三轴力学试验中弹性模量较纳米压痕结果低约21%。随着围压升高，裂缝逐步闭合，峰值强度与弹性模量非线性增长，破坏模式由张拉劈裂转变为剪切破坏。拟合模型表明，法向刚度随围压增加呈非线性增强趋势，且增长速率逐渐趋缓。该模型可用于预测不同围压条件下煤样的宏观弹性模量变化规律。研究成果为鄂尔多斯本溪组煤储层的力学建模的多尺度精细表征和参数预测提供了试验依据。
来源：2025年第8期
《煤田地质与勘探》期刊编辑部
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