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不同含水率下煤块细观结构演化及其对力学特性影响的研究

煤，含水率，单轴压缩，细观结构，分形维数

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选取红沙泉煤、五彩湾煤及神木煤三种中国典型煤种，通过自行设计搭载的力学试验及图像采集台架，对0%，25%，50%，75%和100%五种含水率条件下的煤块进行单轴压缩破碎，探讨不同含水率对煤破碎过程中力学特性的影响。结合高速摄像仪采集的煤表面图像，利用分形理论对破碎过程中煤表面细观结构进行分析，确定细观结构和力学特性的关系。结果显示煤化程度越高，抗压强度越大。煤化程度低的红沙泉煤和五彩湾煤两种抗压强度和弹性模量随着含水率的增加而增加，而煤化程度高的神木煤则呈现相反规律。红沙泉煤的易碎区间为0-25%含水率，五彩湾煤在约25%含水率时易破碎，而神木煤在含水率为100%最易破碎。煤破碎过程中表面细观结构和其力学特性之间的呈现出非线性关系。