煤岩单轴压缩破坏：PFC2D数值反演模拟研究

"周天白、杨小彬和韩心星在《矿业科学学报》2017年第2卷第3期上发表的文章‘煤岩单轴压缩破坏PFC2D数值反演模拟研究’，探讨了使用PFC2D离散元软件对煤岩材料进行数值模拟的方法。该研究旨在解决煤岩材料作为非均匀不连续材料，在实验室中难以获取重复性实验结果的问题。通过数值实验反演，他们确定了影响煤岩材料变形破坏的关键参数，并通过模拟与实测结果的比较，证实了数值模拟在研究煤岩破坏特性中的有效性和实用性，为实际工程应用提供了理论依据和数据支持。" 本文主要涉及以下几个关键知识点： 1. **煤岩材料特性**：煤岩是一种天然的非均匀不连续材料，其物理和力学性质具有复杂性和不确定性，这使得在实验室条件下进行重复性实验极具挑战性。 2. **PFC2D离散元软件**：PFC2D（Particle Flow Code in 2 Dimensions）是一种基于离散元方法（DEM）的数值模拟工具，常用于模拟颗粒或块体材料的力学行为。在本研究中，它被用来模拟煤岩在单轴压缩条件下的行为。 3. **数值实验反演**：这是一种通过调整模型参数以使模拟结果尽可能接近实际观测数据的方法。在这项研究中，研究人员通过反演得到了煤岩材料变形破坏的关键参数。 4. **单轴压缩实验**：是测试材料力学性能的一种基本实验方法，其中材料只受到一个方向的外力，观察其在压力下的变形和破坏过程。 5. **参数分析**：通过数值模拟，研究人员能够分析煤岩材料的各种参数（如弹性模量、泊松比、断裂韧性等）对其破坏模式的影响，这对于理解和预测煤岩的工程行为至关重要。 6. **理论与实践结合**：数值模拟的结果不仅可以验证理论模型的准确性，还可以为实际工程设计和灾害防控提供参考数据，提高了对煤岩工程问题预测的精确度和可靠性。 7. **科研基金支持**：本研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助，这表明此类研究在学术界和工业界都具有重要的价值。 该研究利用PFC2D软件进行数值反演模拟，揭示了煤岩在单轴压缩下破坏的内在机制，为改善矿井安全和提高资源开采效率提供了理论依据。