不同冷热交替周期影响煤岩损伤规律研究

温度是影响煤岩物理性质的重要因素,而煤岩作为固体介质存在着热胀冷缩的性质,冷热交替会使煤岩因形变发生不可逆损伤,最终导致煤岩原生裂隙结构损伤破坏。为了研究不同冷热交替周期对煤岩损伤的影响规律,选用辽宁省阜新地区长焰煤制成尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的正方体试件,采用在低温保存箱(−15℃)和室温(20℃)内往复切换施加温度载荷的研究方法,测定试验前后煤样各力学参数和煤样表面维度,进而揭示煤样裂隙结构随冷热交替周期循环的扩展规律以及损伤机理。研究结果表明:①冷热交替作用下煤样裂隙膨胀扩展,且煤样表面裂隙扩展量、扩展率均随冷热交替周期的循环逐渐增大。②煤样在多周期温度载荷作用下力学性能减弱,损伤破坏严重,且煤样抗压强度随冷热交替周期的循环逐渐减小。③利用ABAQUS软件建立煤样结构损伤力学模型,模拟计算结果与试验结果吻合度较高。煤样整体结构损伤程度加剧,表明冷热交替作用是煤样结构损伤的重要因素。