煤炭科学技术

作者：李杨杨, 庞海超, 张士川, 许亚栋, 张搏明, 杨华帅,

关键词：CT三维重构, 疲劳损伤, 盒维数, 阈值效应, 数值模拟,

为了深入探究不同蠕变损伤条件下煤岩疲劳损伤演化特征，揭示煤岩内部复杂孔裂隙结构变化与其劣化失稳之间的内在联系，以室内试验结果为基础，开展不同蠕变损伤煤岩三维重构量化分析以及裂隙盒维数分形分析,对煤岩内部复杂孔裂隙结构变化展开详细研究；借助PFC3D数值模拟软件生成了不同随机孔裂隙率的煤岩试样，模拟了不同蠕变损伤条件下煤岩的疲劳损伤特性。研究结果发现：煤样内部孔裂隙大小、数量及连通情况受加载时长及个体差异影响表现出高度随机性；蠕变损伤煤样裂隙盒维数显著增加，随时间推移煤样内部孔裂隙结构愈加复杂、无序并伴随阶段性特征；煤岩数值模拟结果与室内试验的破坏模式及力学特性较为接近，煤样内随机生成的孔裂隙率对煤样劣化失稳存在明显阈值效应，低于此阈值，孔裂隙未完全离散试样，仅在局部形成连通程度较高的劣化区域，产生明显的局部拉剪破坏；高于此阈值，试样被随机产生的孔裂隙离散成若干微小单元体，煤样整体强度大幅降低，破坏模式为整体塑性破坏。蠕变试验中煤岩内部裂隙的扩展和新生裂隙的发育存在明显阶段性特征，数值模拟分析发现孔裂隙率是导致煤样整体性能变化的关键因素，两者都反映出煤岩内部结构变化对煤岩整体稳定性的影响，揭示了煤样内部因孔裂隙数量、空间展布差异所导致的多梯度损伤现象。

来源：2026年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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