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水下电脉冲煤岩体微裂纹损伤特征及规律研究( Damage characteristics and laws of micro-crack of underwater electric pulse fracturing coal-rock mass )
X Bao J Guo Y Liu G Zhao J Zhao
本文旨在研究高压脉冲水力劈裂煤的裂纹萌生机理、损伤特征和扩展规律，以评价煤岩体的劈裂效果。根据高压放电在水中的致裂机理、裂缝的断裂和扩展机理，进行了高压脉冲放电(3kV、5kV)在水压（3 MPa）下的数值计算和实验研究。利用CT扫描技术和PCAS图像处理程序对煤岩体裂纹的萌生和扩展进行了研究。结果表明：在水中高压脉冲放电作用下，煤岩体裂隙以Ⅰ-Ⅱ复合型裂隙为主，其损伤类型以拉剪损伤为主；冲击波在水中的周期性振荡使煤体尖端应力发生振荡变化。裂纹扩展速率与瑞利波波速有关，裂纹长度的扩展不稳定；裂隙在煤岩体中的扩展与裂隙预置角、水冲击波峰值压力和最大主应力方向有关。具体而言，在相同电压下，预裂角越大，裂纹长度越小，裂纹宽度、面积和开裂率越大；在裂纹角相同的情况下，放电电压越高，裂纹的开裂率、长度、宽度和面积越大。与3千伏高压放电相比，在5千伏放电条件下裂纹扩展模式更为复杂。裂隙数量越多，裂隙长度、宽度、面积和裂隙速率越大，煤岩体的压裂效果越好。
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