单轴压缩下松软煤样破裂损伤演化声发射与散斑分析

本研究专注于单轴压缩下松软煤样的破裂损伤演化特性，通过在实验中对自制正方体松软型煤进行深入的力学测试。研究采用无损检测技术，利用声发射检测系统来探测煤样在压缩过程中的内部损伤，这是一种能够实时监控材料内部微结构变化的重要手段。声发射信号被用来量化煤样的声发射振铃计数和能量，这些参数与加载过程紧密相关，可以反映煤样的稳定性及其随压力增加的损伤程度。 同时，非接触式全场应变测量系统被用来收集煤样表面的数字散斑图像，这是一种通过分析表面形变来推断内部结构变化的方法。研究发现，未预先钻孔的煤样在压缩过程中显示出更为活跃的声发射活动和更高的能量幅度，这表明钻孔的存在会削弱煤样的整体性，降低其抗压强度。通过对比分析，研究者提出两种损伤变量：以累计振铃计数为基础的振铃损伤变量，用于评估煤样的内部损伤；以散斑数为指标的散斑损伤变量，用于衡量煤样的表面损伤。 这两类损伤变量曲线揭示了煤样在压缩下的损伤演化过程，它们与煤样的加载曲线存在分段对应关系，这意味着损伤发展并非线性，而是经历了不同的阶段。通过综合分析这两种损伤变量，研究人员得以更准确地描绘出煤样的损伤情况，这对理解和预测煤层的稳定性以及优化采煤工艺具有重要意义。这项工作对于煤炭行业的安全科学与工程领域具有重要价值，尤其是在煤岩体裂隙演化的研究中，声发射技术和损伤变量的量化提供了新的观察角度和理论依据。