煤体破坏过程中裂纹演化规律试验

曹树刚¹，郭平¹，刘延保^1,2，张遵国¹，李勇^1,3

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 煤炭科学研究总院重庆研究院3. 博洛尼亚大学结构力学系

摘 要：利用自行研制的煤岩固-气耦合细观力学试验装置,获得了含瓦斯煤体三轴压缩条件下煤样破坏过程中裂纹变化的实时图像,并利用matlab软件编程提取出细观试验图像中相关的裂纹参数;基于分形理论,研究了煤体裂纹的损伤演化特征.试验结果表明,随着应力、应变的增加,煤体裂纹数呈现出先增多后减少的变化规律,裂纹总长度和裂纹总面积均呈增大趋势;基于"小岛法"的相关原理对煤体表面裂纹演化的研究表明,煤体裂纹周长和裂纹面积的双对数具有良好的线性关系,煤体表面图像具有明显的分形特征,分形维数变化范围为1.25¹.48,且煤样表面分形维数与应变之间呈显著二次多项式函数关系.

关键词：煤;细观力学;裂纹;分形;