巨厚薄层状顶板回采巷道围岩裂隙演化规律的相似模拟试验研究

运用相似模拟试验和分形几何理论,研究了受采动影响的回采巷道围岩裂隙产生-扩展-贯通-破坏的演化规律。巷道两帮围岩裂隙呈弧形向巷帮深处扩展,并按幂函数规律衰减;两帮顶板裂隙呈二次曲线演化规律;巷道上方顶板裂隙主要集中在巷帮上方。用裂隙密度分形维数定量描述了巷道围岩裂隙的分布和演化。研究结果有利于了解巷道围岩内部破裂的发生与发展规律,为选择巷道锚固方案和优化锚固设计参数提供了依据。

采动岩体裂隙分形相关规律的实验研究

利用相似材料模拟实验模拟采动岩体裂隙的形成过程和分布状态,运用分形几何理论研究采空区冒落带、裂隙带和弯沉带岩体裂隙分布的分形规律。实验结果表明:采动岩体裂隙分形维数随开采宽度的增加而增大,岩体碎胀系数、覆岩下沉系数随采动岩体裂隙分形维数的增大而增大。

深部开采上覆岩层采动裂隙网络演化的分形特征研究

借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响以及采动岩体裂隙网络在三带的分布特征。结果表明:随开采宽度增加,采动岩体裂隙网络分形维数呈现总体增大趋势,在断层影响下表现出降维特点;分形维数与超前工作面压力和岩层沉降均具有非线性关系;三带采动岩体裂隙网络均具自相似性,冒落带、裂隙带、弯曲带分形维数比为1.0823:1.1394:1。

采动岩体分形裂隙网络演化规律的试验研究

利用相似材料模拟试验模拟采动岩体裂隙的形成过程和分布状态 ,运用分形几何理论研究采空区冒落带、裂隙带和弯沉带岩体裂隙网络的演化规律。试验结果表明 :采动覆岩裂隙分形维数随工作面推进 ,经历了由小→大→小并趋于稳定的变化过程 ,在工作面推进距离相同情况下 ,冒落带分形维数是裂隙带的 1 0～ 1 2倍 ,裂隙带分形维数是弯沉带的 1 0～ 1

覆岩采动裂隙网络分形演化规律研究

为了定量研究覆岩采动裂隙场演化规律,基于UDEC离散元的数值模拟方法,应用非线性分形几何理论,研究了采动岩体裂隙随开采宽度变化的动态演化规律。研究表明:采动覆岩裂隙的形成、发育与分布具有自相似性和分形特征,用分形维数可以定量描述采动岩体裂隙网络演化特征;随着采宽的增大,采动岩体分形裂隙网络的分形维数总体呈现增大的趋势,但不同阶段的增加幅度不同,根据增长幅度的大小分为2个阶段;第1阶段分形维数迅速上升,呈对数关系,为迅速升维阶段;第2阶段分形维数呈线性缓慢增长趋势,为缓慢升维阶段。研究成果为采动覆岩裂隙定量描述提供一定的理论与实践基础。

采动岩体裂隙分维演化规律分析

采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统研究了具有初始裂隙的采动岩体裂隙演化过程和破坏模式,利用数值试验成果基于分形几何理论分析了采动岩体裂隙分形维数随开采宽度、初始损伤量的演化特征,揭示了采动岩体裂隙分维演化规律。分析证明,与采动岩体裂隙分布的分形维数存在明确对应关系的应为初始损伤量,而不是初始裂隙倾角,不同的初始损伤量对应不同的分形维数,在开采末期,采动岩体裂隙分维随初始损伤的增加而呈线性增加,回采结束时,初始损伤量越大,采动岩体裂隙分布的分形维数越大。研究结果为进一步探索裂隙随机分布时采动岩体分维演化规律提供参考依据。

煤岩体在水中高压放电下致裂效果的定量评价

为了研究水中高压放电对低渗透性煤体的致裂效果,设计在3MPa水压中高压脉冲放电压裂试验,利用CT扫描系统和孔裂隙特征分析软件,通过研究煤样内部裂隙的几何形态参数、分形维数及裂隙宽度概率密度函数的变化,定量分析煤岩体在不同加载压裂方式下的裂纹扩展规律。研究结果表明:在相同水压条件下,高压电脉冲水压压裂煤体的效果明显优于单纯3 MPa水压的压裂效果;放电电压越高,煤样内部裂隙的数量和节点数量越多、总长度越长、平均宽度越宽以及裂隙率越大;放电电压越高,分形维数和裂隙分布初值的对数值越大,即裂隙越复杂,大裂隙所占比例越大;放电电压越高,裂隙宽度越宽,宽度分布范围也越广。由此可见,水中高压脉冲放电对煤体具有良好的致裂效果。