岩石灾变非连续结构与多物理场效应的透明解析与透明推演

煤炭对于我国经济发展与能源安全起到压舱石和兜底保障的作用,在“碳达峰、碳中和”国家重大战略决策背景下,研究如何充分发挥煤炭的保障能源与战略资源的作用、实现煤炭绿色智能低碳开发利用迫在眉睫。煤炭生产开发活动打破了地层初始应力平衡,引起围岩应力场重分布,诱发工程灾害。岩石是煤炭生产开发与工程建设的主要对象,研究和解决煤炭绿色智能安全开采问题的基础理论之一是岩石力学。然而,传统的岩石力学理论在定量分析和描述煤炭生产开发活动引发的岩石灾变行为及内禀机理时存在诸多困难,人们对岩石不连续结构演化引起的应力场、变形场和渗流场的变化认识不足,缺乏定量解析内部应力、变形与渗流等多物理场的方法、理论和模型,难以对不同开采模式可能引发的工程灾害进行超前研判、预警和科学防控。解决这些基础科学与技术难题,迫切需要建立和发展颠覆性理论与变革性技术,这已成为创新发展煤炭资源绿色智能安全开发理论与技术的基础性前沿课题。围绕岩石灾变的非连续结构与多物理场效应的透明解析与透明推演,概述了岩石的三维数字重构、3D打印模型材料、透明物理模型、尺度效应、应力场、变形场和渗流场演化以及灾变机理的透明定量解析等方面的最新成果,分析了未来发展目标与面临的挑战,以求为发展非连续岩石力学与灾变分析理论,实现煤炭绿色智能开采及灾害超前预警防控提供研究基础与参考。