煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究 论文

为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律，研究者采用了CT三维重建技术，成功构建了含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型。这一技术使得对孔隙结构的分析更加直观与精确。随后，利用ABAQUS软件进行单轴和三轴压缩实验模拟，得出了关键性结论：球状孔隙结构在单轴压缩条件下，上下区域表现为拉应力集中，而左右区域则表现为压应力集中。这一发现进一步证实了不同孔隙结构在受力时的应力分布差异。具有不同倾角的椭球状孔隙结构在长短轴区域的应力集中类型也呈现出明显差异。

实验还探讨了轴向加载速度对球状孔隙周围Mises应力峰值和σ1应力变化的影响，发现加载速度的变化会显著影响应力分布。在三轴压缩过程中，孔隙结构依次经历了压密、弹性、塑性和破坏四个阶段。在较低的围压条件下，弹性阶段的“应力–应变”曲线与“应力–时间”曲线高度重合，揭示了煤岩体在不同压力条件下的微观力学行为。