第1章 绪论 1
1.1 煤岩细观破裂机理的研究目的及意义 1
1.2 CT技术在岩石类材料微结构及变形破坏研究中的应用 4
1.3 本书的主要内容 6
参考文献 7
第2章 材料破坏的细观力学试验和数值模拟方法 11
2.1 细观力学试验研究 11
2.1.1 扫描电镜 12
2.1.2 电子计算机X射线断层扫描 15
2.2 细观数值模拟方法 22
2.2.1 基于连续介质理论的数值方法 23
2.2.2 基于离散介质理论的数值方法 26
2.3 本章小结 33
参考文献 33
第3章 煤岩裂纹扩展的细观力学特性 43
3.1 煤样三点弯曲冲击加载动态断裂试验 43
3.1.1 样品准备 44
3.1.2 试验设备及过程 44
3.1.3 试验结果分析 46
3.2 煤岩准静态三点弯曲破坏宏观试验 47
3.2.1 试样及试验方法 47
3.2.2 试验结果及分析 48
3.3 冲击荷载和准静态荷载下煤岩断裂特征的细观分析 49
3.3.1 SEM断口形貌特征分析 49
3.3.2 断口三维形貌特征分析 51
3.3.3 微焦点CT试验 54
3.4 煤岩动态断裂的数值模拟研究 55
3.4.1 离散格子弹簧模型 55
3.4.2 煤岩动态断裂的DLSM模拟 57
3.4.3 数值模拟结果分析 59
3.5 本章小结 62
参考文献 63
第4章 细观结构对煤岩动态拉伸破坏的影响 65
4.1 煤岩动力拉伸破坏机理研究现状概述 65
4.2 煤岩动态巴西劈裂试验研究 66
4.2.1 霍普金森压杆 66
4.2.2 SHPB动态巴西劈裂试验 67
4.2.3 煤的动态巴西劈裂试验结果与分析 69
4.3 煤岩动态巴西劈裂的DLSM数值模拟 79
4.3.1 计算模型 79
4.3.2 均匀模型条件下的计算结果 80
4.3.3 考虑层理的DLSM模型计算结果 81
4.3.4 基于CT数据逆向化建模计算结果 85
4.4 本章小结 90
参考文献 90
第5章 基于微焦点CT的煤岩单轴压缩破坏数值模拟研究 93
5.1 加载速率对非均质煤岩样单轴压缩破坏特征的影响分析 94
5.1.1 模型构建 94
5.1.2 参数的选取 95
5.1.3 单轴压缩条件下加载速率对煤岩变形破坏的影响分析 97
5.2 加载速率对非均质试样能量耗散及弹性能积聚的影响分析 102
5.2.1 基于CT扫描的模型重构及模拟方案 102
5.2.2 加载速率对煤岩试样能耗的影响 103
5.2.3 加载速率对煤岩试样内可释放弹性能的影响 105
5.2.4 加载速率对试样中弹性能存储密度的影响 106
5.3 本章小结 108
参考文献 109
第6章 加卸载条件下煤岩受压破坏的细观力学研究 111
6.1 加卸载响应比理论概述 111
6.2 基于加卸载响应比理论的煤岩循环加载破坏特征研究 113
6.2.1 煤样单轴循环加卸载试验研究 113
6.2.2 煤样三轴循环加卸载试验研究 120
6.3 循环加卸载条件下煤岩变形破坏特征的数值模拟研究 128
6.3.1 单轴加卸载煤岩变形破坏特征的数值模拟 128
6.3.2 三轴加卸载煤岩变形破坏特征的数值模拟 131
6.4 本章小结 134
参考文献 134
第7章 水对煤岩受载细观破坏特征影响的微焦点CT试验研究 137
7.1 水-煤岩相互作用研究现状 137
7.2 煤岩样特征及吸水性能测定 139
7.2.1 煤样矿物含量特征的XRD测定 139
7.2.2 煤样吸水性能试验 148
7.3 非冲击倾向性煤样单轴加载微焦点CT试验研究 155
7.3.1 试验设备 155
7.3.2 CT扫描图像处理方法 156
7.3.3 非冲击倾向性煤样试验结果及图像处理 157
7.4 冲击倾向性煤样单轴加载微焦点CT试验研究 168
7.4.1 冲击倾向性煤样CT扫描 168
7.4.2 冲击倾向性煤样分形计算 170
7.4.3 非冲击倾向性和冲击倾向性煤样对水的力学响应对比分析 173
7.5 本章小结 174
参考文献 175
第8章 煤岩破坏过程中的多物理场特征 179
8.1 煤岩变形破坏过程的多参量监测试验研究 179
8.1.1 多参量监测试验系统 180
8.1.2 多参量监测试验方法 181
8.1.3 非均匀变形场分析方法 181
8.1.4 单轴压缩条件下TS-2煤样的非均匀温度场与变形场演化特征 183
8.1.5 单轴压缩条件下TS-2煤样的非均匀声发射演化特征 201
8.2 基于逆向化技术的煤岩受载变形破坏特征的多参量数值模拟研究 216
8.2.1 模型的构建 216
8.2.2 参数的选取 218
8.2.3 数值模拟算法 220
8.2.4 模拟结果及分析 221
8.3 本章小结 229
参考文献 231