45 o:=3MPa 40 r 30 (b) 0:=3MPa (c) 03=3MPa p=0MPa p=0.5MPa p=1.5MPa 吃 20 5 5 6 用色域麦东裂隙，以便更清晰地析： 维梨隙 动态演化过程及特征 0 2 4 3 2 3 Axial strain% Axial strain% Axial strain% 图3连续扫描阶段的应力-应变曲线Confining pressure.(a)S1煤样；(b)S2煤样；(c)S3煤样 Fig.3 The stress-strain curves with successive scanning stages:(a)S1 coal sample;(b)S2 coal sample;(c)S3 coal sample 表2受载煤样CT扫描状态 Table 2 The CT scanning status of loaded coal samples Sample Scan 1 Scan2 Scan 3 Scan 4 Scan5 Scan6 Initial stage Elasticity stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage S2 Initial stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage Post-peak stage S3 Initial stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage Post-peak stage 图4为S1煤样的CT扫描图像，前三次的CT图像 开， 宏观裂隙宽度明显增大并且分叉扩展使煤样 显示煤样内部矿物质含量较高，原生裂隙在弹性阶 得到充分破坏（第6饮内描图像）。 段完全闭合：随着轴向应力的增加，煤样进入塑性 图6为S3煤样的CT描图像，弹性阶段时原生裂 屈服阶段，在断面下方薄弱区域萌生新裂隙（第4次 隙闭合：轴向应力达到屈服强度后，煤样产生塑性 扫描图像)：而造成煤样破坏的裂隙主要产生于条 变形，一些小裂隙萌生并交织形成了裂隙网络（第 状矿物质带与煤基质之间的薄弱面，并在峰后阶段 3次扫描图像入由第4次扫描图像可知，裂隙结构 分叉扩展（第5次和第6次扫描图像）。 进步发育，裂隙网络扩展使煤样发生破坏：峰后 图5为S2煤样的CT扫描图像，煤样有一条近乎贯 阶段时裂隙结构趋于稳定，但裂隙宽度明显增加， 穿该断面的原生裂隙，进入弹性阶段后该裂隙部分 说明已有裂隙仍在不断发育（第5次扫描图像）：随 闭合（第2次扫描图像）；随着轴向应力的增加，煤 眷应变的增加，残余强度缓慢降低，第6次扫描时发 样断面上方萌生新裂隙（第3次扫描图像）：轴向应 (现裂隙网络稳定，未发生大的变化，部分裂隙宽度 力达到峰值强度后，裂隙不断发育扩展使煤样失稳入、增加并相互连通。 破坏（第4次扫描图像）；煤样进一步卸压后，裂隙 由图4~图6可知，受载含瓦斯煤的二维裂隙在 贯穿断面（第5次扫描图像）：之后原生裂隙重新张 弹性变形阶段部分闭合，在塑性屈服阶段开始扩展 在峰后阶段快速扩展并连通形成复杂裂隙网络。 6 图4S1煤样在不同扫描阶段的CT图像 Fig.4 The CT images of coal sample SI at different scanning stages用红色区域表示裂隙，以便更清晰地分析二维裂隙 动态演化过程及其特征。 图 3 连续扫描阶段的应力-应变曲线 Confining pressure. (a) S1 煤样; (b) S2 煤样; (c) S3 煤样 Fig.3 The stress-strain curves with successive scanning stages: (a) S1 coal sample; (b) S2 coal sample; (c) S3 coal sample 表 2 受载煤样 CT 扫描状态 Table 2 The CT scanning status of loaded coal samples Sample Scan 1 Scan 2 Scan 3 Scan 4 Scan 5 Scan 6 S1 Initial stage Elasticity stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage S2 Initial stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage Post-peak stage S3 Initial stage Elasticity stage Strain hardening stage Post-peak stage Post-peak stage Post-peak stage 图4为S1煤样的CT扫描图像，前三次的CT图像 显示煤样内部矿物质含量较高，原生裂隙在弹性阶 段完全闭合；随着轴向应力的增加，煤样进入塑性 屈服阶段，在断面下方薄弱区域萌生新裂隙（第4次 扫描图像）；而造成煤样破坏的裂隙主要产生于条 状矿物质带与煤基质之间的薄弱面，并在峰后阶段 分叉扩展（第5次和第6次扫描图像）。 图5为S2煤样的CT扫描图像，煤样有一条近乎贯 穿该断面的原生裂隙，进入弹性阶段后该裂隙部分 闭合（第2次扫描图像）；随着轴向应力的增加，煤 样断面上方萌生新裂隙（第3次扫描图像）；轴向应 力达到峰值强度后，裂隙不断发育扩展使煤样失稳 破坏（第4次扫描图像）；煤样进一步卸压后，裂隙 贯穿断面（第5次扫描图像）；之后原生裂隙重新张 开，宏观裂隙宽度明显增大，并且分叉扩展使煤样 得到充分破坏（第6次扫描图像）。 图6为S3煤样的CT扫描图像，弹性阶段时原生裂 隙闭合；轴向应力达到屈服强度后，煤样产生塑性 变形，一些小裂隙萌生并交织形成了裂隙网络（第 3次扫描图像）；由第4次扫描图像可知，裂隙结构 进一步发育，裂隙网络扩展使煤样发生破坏；峰后 阶段时裂隙结构趋于稳定，但裂隙宽度明显增加， 说明已有裂隙仍在不断发育（第5次扫描图像）；随 着应变的增加，残余强度缓慢降低，第6次扫描时发 现裂隙网络稳定，未发生大的变化，部分裂隙宽度 增加并相互连通。 由图4～图6可知，受载含瓦斯煤的二维裂隙在 弹性变形阶段部分闭合，在塑性屈服阶段开始扩展 在峰后阶段快速扩展并连通形成复杂裂隙网络。 图 4 S1 煤样在不同扫描阶段的 CT 图像 Fig.4 The CT images of coal sample S1 at different scanning stages Fracture propagation New fracture Primary fracture 0 15 30 45 0 1 2 3 4 Axial stress/MPa Axial strain/% (a) 1 6 5 4 3 2 3 = 3MPa p = 0MPa 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 Axial stress/MPa Axial strain/% (b) 6 5 4 3 2 3 = 3MPa p = 0.5MPa 1 0 10 20 30 0 1 2 3 4 Axial stress/MPa Axial strain/% (c) 6 5 4 3 2 3 = 3MPa p = 1.5MPa 1 录用稿件，非最终出版稿