基于纳米压痕的煤系泥岩细观力学及断裂性能试验研究

作者：顾士坦; 逯英棋; 李文帅; 蒋邦友; 肖华建

来源：煤炭工程, 2023, 55(02): 128-133.

• 煤系泥岩
• 纳米压痕
• 弹性模量
• 能量法
• 断裂韧度

以口孜东煤矿煤系泥岩为对象，开展了纳米压痕试验，基于弹性接触理论以及能量原理，研究了泥岩岩样的细观力学性质及断裂力学特征，探讨了泥岩内部不同矿物成分之间的细观力学行为差异。研究结果表明：相同的最大压痕载荷条件下，泥岩表面压痕点深度变化不一，压痕点弹性模量约在2～114GPa范围内，而硬度在0～16GPa范围内变化，体现了泥岩的不均质性；基于弹性模量概率分布曲线，近似获得了泥岩三种主要的矿物成分，包括黏土类矿物(～7.83GPa)、绿泥石类矿物(～41.67GPa)以及石英矿物(～97.29GPa);黏土类矿物、绿泥石类矿物及石英矿物的断裂韧度分别约为0.09、0.91和1.95MPa·m1/2,而黏土类矿物断裂韧度所占比例较高(～70.0%),该矿物对泥岩宏观断裂力学性质起决定性作用。

• 出版日期2023
• 单位土木工程与建筑学院; 山东科技大学