煤炭学报

作者：李祥春, 石瑶玉, 聂百胜, 庞义辉, 宋浩楠, 张书豪, 张良, 高佳星,

关键词：纳米孔隙, 逐级加卸载, 原位同步辐射小角X射线散射, 孔隙结构, 损伤,

为了探究煤体在载荷下的微观力学及损伤特性，利用试验室自行研制的基于小角X射线散射(SAXS)技术的微型加载系统和同步辐射小角X射线散射试验站，进行了煤的逐级加卸载SAXS试验。通过小角X射线散射试验数据，分析了煤中纳米孔隙结构在逐级加卸载过程中的损伤演化规律，讨论了煤中开闭孔微观结构的损伤破坏机理。结果表明：煤样的逐级加卸载SAXS试验均表现出Porod正偏离，不同荷载方式不会改变煤体本身的Porod偏离方式，但外部荷载对散射强度有显著影响。逐级加卸载煤样纳米孔隙结构的表面分形维数、孔隙分形维数、比表面积、孔隙率随荷载值的增加均呈现出先增加后减小再增大的动态变化特征；根据这些阶段性的变化特征，将逐级加卸载作用下煤中纳米孔隙结构的损伤过程划分为：轻微损伤阶段、压缩阶段、破裂阶段。此外，通过结合微观结构的变化规律分析了单轴加载和逐级加卸载对纳米孔隙损伤机理的影响，指出逐级加卸载会加剧孔隙闭合、结构坍塌和贯通破裂过程，并讨论了含瓦斯与无瓦斯煤体中纳米孔隙受加卸载影响损伤破坏的致灾机理。研究结果为理解煤体在循环加卸载下的微观损伤机制及其致灾机理提供了新的视角。

来源：2025年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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