含孔軟煤試樣破壞過程的細觀裂紋損傷演化機制

張天軍，郭海龍，景 晨，張 磊，王 康

(1.西安科技大學 理學院，陜西 西安 710054;2.西安科技大學 安全科學與工程學院，陜西 西安 710054；3.西部礦井開采及災害防治教育部重點實驗室，陜西 西安 710054)

0 引 言

煤巖體中微裂紋結構的演化和變形局部化行為的控制是決定煤巖體的強度和變形性能的主要依據。受地應力以及采掘的影響，這些局部化的變形損傷會不斷聚合、擴散、貫通，最終影響抽采效率甚至是鉆孔塌陷[1]。因此，從細觀力學角度聯系宏觀斷裂力學機制展開對煤巖受力變形和損傷演化這一復雜的物理力學過程進行研究，來解釋孔周漏氣通道形成過程以及抽采鉆孔宏觀破壞失穩機制。

長期以來，國內外很多學者，深入探討了含孔軟煤試樣中的裂紋出現的狀態[2-3]、裂紋起裂[4]、擴展規律[5]、孔周變形[6]等一些問題，從理論和模型試驗研究了含孔軟煤試樣的損傷變形演化機制，并且取得了大量的研究成果。但是由于理論模型的不成熟，關于含孔軟煤試樣微裂紋結構演化損傷變形的研究主要還是通過模型試驗來開展。實驗室試驗的真實性很大程度上取決于試驗過程中的觀測手段，使用何種觀測方法進行試驗研究一直以來是巖土力學研究領域的熱點問題。近年來由YAMAGUCHI[7]、PETERS和RANSON[8]獨立提出的數字散斑相關方法(DSCM)，在變形演變的全程觀測與細觀力學特性研究方面都表現出突出的優越性。為了分析含孔巖石的裂紋擴展過程，馬少鵬等[9]從變形局部化的角度，對巖石圓孔結構與破壞過程進行了變形場的演化。……