基于矿物颗粒模型的裂隙煤岩微裂纹扩展演化规律研究

为探究非均质性对裂隙煤岩变形局部化及微裂纹断裂失效机制的影响,基于构建的考虑矿物组分非均质结构细观模型,探究了裂隙煤岩变形破裂过程中应力场和位移矢量场演化特征,并量化了微观拉伸裂纹、拉剪裂纹和压剪裂纹的变化规律。研究表明:微观拉伸裂纹与拉-剪混合裂纹几乎同时萌生扩展,拉剪裂纹起裂较压剪裂纹早;剪切作用积聚区主要分布在裂隙尖端和岩桥区域,而拉伸作用积聚区主要分布在远离裂隙周围区域;随着岩桥角度增加,主导岩桥贯通破坏的裂纹由近似平行于轴向张拉混合破坏的间接贯通模式向剪切挤压破坏的直接贯通模式转变,另外,微观拉伸裂纹和剪切裂纹的萌生应力水平呈逐渐增加趋势。