第18卷增刊2地下空间与工程学报Vol.182022年12月ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineeringDec.2022汪家寨煤岩各向异性的力学特性研究赵凌云1,2,魏元龙1,2,刘伟1,3,张雄3(1.复杂构造区非常规天然气评价与开发重点实验室,贵阳,550081;2.贵州省油气勘查开发工程研究院,贵阳,550081;3.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,400044)摘要:煤岩具有典型的层理构造,导致煤岩具有显著的各向异性特征。采集贵州大河边向斜区内汪家寨煤矿井下工作面11号原煤,制备了与层理面呈不同夹角(0°/30°/45°/60°/90°)的煤岩试样,系统开展了超声波速测试、单轴和三轴压缩试验研究,从各个角度研究煤岩各向异性特征。结果表明:超声波速显示煤岩的各向异性明显,说明与层理不同夹角方向煤岩内部密实程度不同;单轴压缩试验下,抗压强度和弹性模量均表现出高度的角度效应,0°和90°试样最高、45°最低,整体呈近似“U”形分布;三轴压缩试验下,强度和变形也具有显著的角度效应,0°和90°试样的峰值强度和峰值应变均较大,且均为穿层理剪切破坏,中间角度的强度和变形能力相对较弱,以顺层理或与层理呈小夹角剪切破坏为主;黏聚力和内摩擦角随层理交角大体呈两边高、中间低的变化趋势,其本质上反应的是基质与层理的抗剪性能差异;可以用横观各向同性模型表征煤岩的各向异性特征,并获得了5个独立参数。该研究揭示了汪家寨煤岩的各向异性的变形与强度特征,可为同类煤储层井壁稳定性评价、压裂设计及缝网扩展分析等提供重要理论依据及技术指导。关键词:原煤;各向异性;层理角度;强度和变形;横观各向同性中图分类号:TD313文献标识码:A文章编号:1673-0836(2022)增2-0603-08StudyontheMechanicalPropertiesofAnisotropyofWangjiazhaiCoal-RockZhaoLingYun1,2,WeiYuanLong1,2,LiuWei1,3,ZhangXiong3(1.KeyLaboratoryofUnconventionalNaturalGasEvaluationandDevelopmentinComplexStructuralArea,Guiyang550081,P.R.China;2.GuizhouOilandGasExplorationandDevelopmentEngineeringResearchInstitute,Guiyang550081,P.R.China;3.StateKeyLaboratoryforCoalMineDisasterDynamicsandControl,ChongqingUniversity,Chongqing400044,P.R.China)Abstract:Coal-rockhasatypicalbeddingstructure,whichresultsinobviousanisotropyofcoal-rock.No.11rawcoalwascollectedfromWangjiazhaiCoalMineinthesynclineareaofDahebian,Guizhou,andcoalsampleswithdifferentangles(0°/30°/45°/60°...
