温度影响下的煤岩力学特性研究

"探究热-固耦合煤岩力学性质的理论与数值试验" 在煤炭开采过程中，煤岩的力学性质受到温度变化的显著影响。这篇由宋洋、梁冰、祝百茹、任萌和刘东明共同完成的研究，发表在《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》上，主要探讨了不同温度下煤岩力学性质的变化规律。研究采用了理论分析与数值试验的双重方法，结合断裂力学的原理，通过RFPA2D-温度版软件进行了模拟，以深入理解热效应如何改变煤岩的力学行为。 首先，研究指出温度的升高会促使煤岩内部裂隙的产生和扩展。这是由于变温度应力的存在，使得原本稳定的煤岩结构变得更加脆弱。温度的增加同时提升了裂纹的断裂强度因子，这意味着裂纹尖端的应力分布发生改变，更容易导致煤岩结构的破坏。随着温度的逐步上升，煤岩的承载能力随之降低，这一发现从数值试验的角度验证了岩石承载能力随温度升高而逐渐下降的科学规律。 此外，研究还关注了煤岩内部颗粒单元的力学性质。他们发现在均值度升高的情况下，煤岩内部颗粒单元的力学性质离散性减小，这表明了煤岩的均匀性得到改善。在加载过程的线性阶段，载荷单步增量显著增加，意味着煤岩的承载性能有所增强。这种现象可能与颗粒间的连接强度和稳定性有关，更高的均值度有助于提高整体结构的抗压性能。 这项研究对于理解和预测煤炭开采过程中因温度变化带来的安全问题具有重要意义。在实际操作中，考虑温度对煤岩力学性质的影响，可以优化开采策略，减少因温度引起的岩体破坏，从而提升煤矿的安全性和经济性。同时，这些发现也为热-固耦合问题的理论研究提供了实证依据，有助于推动相关领域技术的发展。 该研究揭示了温度与煤岩力学性质之间的复杂关系，强调了在进行煤炭开采和地下工程设计时，必须充分考虑温度因素，以确保工程的稳定性和安全性。通过理论与实验的结合，为解决实际工程中的热-固耦合问题提供了有价值的参考。