中国安全科学学报

作者：高霞, 赵宇贤, 王柏琨, 吴强, 崔祥龙

单位：1 黑龙江科技大学 建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150022；2 黑龙江科技大学 安全工程学院,黑龙江 哈尔滨 150022；3 浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司,浙江 杭州 310051

关键词：颗粒形状,含瓦斯水合物煤体,力学性质,三轴压缩试验,柔性边界

基金：国家自然基金联合基金资助(U21A20111); 国家自然科学基金面上项目资助(51974112)

为探究和预测含瓦斯水合物煤体三轴压缩作用下试样内部的破坏及失稳特征,首先基于瓦斯水合固化方法进行含瓦斯水合物煤体室内三轴压缩试验;同时根据扫描电镜(SEM)图像构建组合Clump颗粒模板,利用颗粒流离散单元法(DEM)模拟方法建立不同颗粒形状(不规则、圆形)、饱和度(40%、60%、80%)的双轴压缩模型,并开展三轴压缩试验;然后从宏观和细观2个方面对比分析Clump颗粒与圆形颗粒对含瓦斯水合物煤体力学性质的影响特征。研究表明:不同颗粒形状含瓦斯水合物煤体试样峰值强度随水合物饱和度的增大均提高,在高饱和度条件下峰值强度增长不明显;不规则颗粒试样强度均大于圆形颗粒试样,最高提升142.01%;饱和度和颗粒形状对试样破坏模式影响较小,不同颗粒形状试样均发生鼓胀破坏且剪切带均呈X型分布;圆形颗粒试样发生旋转颗粒数目明显多于不规则试样,发生破坏的范围更大;随着加载进行,不规则颗粒间能够稳定地分担外部荷载;且不规则颗粒模型平均配位数远大于圆形颗粒试样;在表征含瓦斯水合物煤体力学行为方面,不规则颗粒模型更具优越性。

来源：2025年第5期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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