爆炸荷载作用下岩石动态裂纹扩展的数值模拟

运用岩石破裂过程分析软件RFPA-dynamic,就爆炸荷载的加载速率、炮孔到自由边界的距离以及两炮孔中间空孔的大小对动态裂纹扩展方式的影响进行了研究。结果表明:随着加载速率的减小,炮孔周围的破碎区逐渐减少;裂纹开始萌生的位置逐渐由破碎区外边缘向炮孔孔壁转移;萌生的分支小裂纹逐渐减少,主裂纹扩展长度逐渐增大。由于自由边界的影响,炮孔向下扩展的裂纹逐渐弯向水平方向,且炮孔到自由边界的距离越小,这种趋势越明显。由于空孔的导向作用,使靠近空孔的裂纹逐渐弯曲向空孔处扩展,同时在空孔孔壁两端产生一条向炮孔扩展的裂纹;空孔半径大小对裂纹的导向作用,并无明显的影响;材料的非均匀性,对裂纹的扩展方式有显著的影响。

水中脉冲放电压裂抽采煤层气机理与数值模拟研究

为了提高低渗透性煤体煤层气的开采效率,提出了水中脉冲放电压裂抽采煤层气技术,研究了水中高压电脉冲放电机理和煤体裂隙断裂扩展机理,并应用RFPA-Dynamic进行能量数值模拟计算。研究结果表明:在相同静水压力作用下,随着放电能量的增加,煤体产生裂隙更多,裂隙长度更长,宽度更宽,钻孔周围裂隙密度也更大。裂隙尖端应力随着加载时间和放电能量的增加而增加,裂隙更容易扩展。研究结果可为煤层气的开采提供一定的理论依据。

基于激波时域特性的煤体破裂过程数值分析

通过采用RFPA-Dynamic软件模拟水激波对煤体的物理作用关系,研究波前时间与煤体裂隙发育状况的关系,最终得出:波前时间越短,波头传播速度越快,辐射范围越大;增大波前时间,相应的衰减系数也会增大;减小波前时间,煤体中的裂隙度增加且长度较小。