基于CT扫描的煤岩细观损伤特性研究

为了研究煤岩在加载前后各扫描断面的图像分形维数以及孔隙度的变化规律,利用工业CT探测技术及三轴加载试验系统,在三轴条件下对初始煤岩及加载破坏后煤岩进行CT扫描观测,分析煤岩CT断面的密度分布图像以及荷载作用下煤岩的动态损伤过程。研究结果表明:煤岩在不同断面破坏前后的分形维数与孔隙度的变化不同,在相同应力状态下,煤岩的不同层面有着不同的损伤扩展特性,在荷载作用下煤岩的损伤演化局部化和不均匀。通过分析煤岩的灰度概率密度曲线,得出曲线中出现多峰分布,反映出在煤体内存在多种损伤因素;曲线中存在单个突出的尖峰,反映出某种因素占主导地位。由试验结果及煤岩的动态损伤过程,并结合煤岩的变形损伤特征,选取合适的损伤参量建立了在荷载作用下煤样的损伤本构模型,证明理论曲线与试验曲线能够较好地吻合。