含瓦斯煤岩细观剪切试验装置研制和应用.pdf

第 30 卷 第 4 期 岩石力学与工程学报 Vol.30 No.4 2011 年 4 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ，2011 含瓦斯煤岩细观剪切试验装置的研制及应用 1，2 1，2 1，2 1，2 1，2 1，2 许 江 ，彭守建 ，尹光志 ，杨红伟 ，王维忠 ，王 雷 (1. 重庆大学 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044 ； 2. 重庆大学 复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室，重庆 400044) 摘要：介绍自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置，该装置主要由主体结构、加载系统、瓦斯充气系统、裂纹 观测系统和声发射系统 5 个部分组成。该装置具有如下特点：(1) 可进行流固耦合作用下煤岩剪切力学特性试验， 为从细观角度研究煤与瓦斯突出机制提供可靠的试验手段；(2) 具有良好的气密性，能保证煤样达到充分吸附瓦斯 状态；(3) 设计侧向加载系统，能实现限制性及非限制性剪切试验功能；(4) 试验数据测试手段多样化，实现剪切 力–剪切位移、裂纹细观图像及声发射信号的同步采集；(5) 整体设计上具有结构简单，加工成本低，可靠性好， 操作方便等特点。采用该装置进行瓦斯压力分别为 0.5，1.0，2.0 MPa 下型煤试样的非限制性直剪试验，获得剪切 力–剪切位移曲线及剪切面裂纹的细观演化过程，并依此分析直剪过程中煤样微裂纹的形成、扩展、贯通进而诱 导失稳破坏的力学过程。试验结果表明，该装置具有较好的实用性和可靠性，为进一步研究煤岩剪切细观力学特 性提供新的测试手段。 关键词：岩石力学；含瓦斯煤岩；剪切试验；微裂纹；试验装置 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2011)04 –0677 –09 DEVELOPMENT OF MESO-SHEAR TEST EQUIPMENT FOR COAL ROCK CONTAINING GAS AND ITS APPLICATION 1，2 1，2 1，2 1，2 XU Jiang ，PENG Shoujian ，YIN Guangzhi ，YANG Hongwei ， 1，2 1，2 WANG Weizhong ，WANG Lei (1. Key Laboratory for Exploitation of Southwestern Resources and Environmental Disaster Control Engineering of Ministry of Education ，Chongqing University，Chongqing 400044，China；2. State and Local Joint Engineering Laboratory of Methane Drainage in Complex Coal Gas Seam ，Chongqing University，Chongqing 400044 ，China) Abstract ：A self-develop