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煤樣的靜動(dòng)力學(xué)特性 版權(quán)信息
- ISBN：9787030679260
- 條形碼：9787030679260 ; 978-7-03-067926-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
煤樣的靜動(dòng)力學(xué)特性 本書特色
本書可供從事煤巖的靜動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究的科研設(shè)計(jì)工作者、高校師生 學(xué)習(xí)參考。
煤樣的靜動(dòng)力學(xué)特性 內(nèi)容簡(jiǎn)介
沖擊地壓是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一。沖擊地壓的形成常以震源沖擊應(yīng)力波的方式通過煤巖介質(zhì)傳遞至采掘空間，造成沖擊地壓事故，煤層注水是沖擊地壓防治常用方法之一，研究含水煤樣沖擊動(dòng)力學(xué)過程是沖擊地壓防治亟待解決的理論問題。沖擊地壓中煤巖失穩(wěn)破壞可以簡(jiǎn)化為含水煤樣高靜載與動(dòng)載復(fù)合作用的過程，項(xiàng)目利用動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)系統(tǒng)，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)手段，探索煤的微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分性質(zhì)，測(cè)試靜載作用下煤樣的變形及強(qiáng)度特征；進(jìn)行了煤樣一維動(dòng)靜組合、三維動(dòng)靜組合作用下動(dòng)態(tài)強(qiáng)度及能量耗散分析；結(jié)合含水對(duì)煤樣裂隙的損傷特征，構(gòu)建動(dòng)力擾動(dòng)作用下含水煤樣的損傷本構(gòu)模型。研究成果為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)沖擊地壓發(fā)生機(jī)理及精準(zhǔn)防治提供理論基礎(chǔ)。
煤樣的靜動(dòng)力學(xué)特性 目錄
目錄
前言
第1章 煤樣的物理化學(xué)特性 1
1.1 煤巖微細(xì)觀及化學(xué)成分特征 2
1.2 試驗(yàn)煤樣制備 9
1.2.1 煤樣采集及制備 9
1.2.2 煤樣的飽水處理方法 12
1.2.3 飽水前后煤樣裂隙微觀特征 13
1.3 含水煤樣水化腐蝕損傷效應(yīng)特征 14
1.3.1 水化腐蝕損傷對(duì)煤體的影響 14
1.3.2 水化腐蝕損傷化學(xué)過程分析 16
參考文獻(xiàn) 19
第2章 靜載作用下含水煤樣力學(xué)試驗(yàn)特征 20
2.1 靜載巖石力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備及方案 20
2.1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及控制變量概況 20
2.1.2 含水煤樣靜載試驗(yàn)方案 23
2.2 自然飽和下煤樣變形與強(qiáng)度特征 24
2.2.1 含水煤樣單軸壓縮試驗(yàn) 24
2.2.2 含水煤樣三軸壓縮試驗(yàn) 26
2.2.3 煤樣變形與破裂過程分析 28
2.3 強(qiáng)制飽和下煤樣強(qiáng)度與變形特征 30
2.3.1 強(qiáng)制飽和煤樣制備 30
2.3.2 單軸壓縮煤樣強(qiáng)度與變形特征分析 32
2.3.3 單軸壓縮煤樣聲發(fā)射特征 35
2.3.4 三軸壓縮煤樣強(qiáng)度與變形特性分析 39
2.3.5 三軸壓縮煤樣聲發(fā)射特征 48
參考文獻(xiàn) 56
第3章 動(dòng)靜組合加載下煤樣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)特征 57
3.1 煤巖動(dòng)力學(xué)測(cè)試原理及方法 57
3.1.1 SHPB裝置實(shí)驗(yàn)原理 57
3.1.2 一維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)裝置 61
3.1.3 三維動(dòng)靜組合加載SHPB實(shí)驗(yàn)裝置 63
3.1.4 動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)步驟及方案 64
3.2 動(dòng)載作用下煤樣尺寸效應(yīng)研究 64
3.2.1 波的彌散效應(yīng)和應(yīng)力均勻問題 64
3.2.2 動(dòng)載作用下煤樣尺寸效應(yīng)討論 70
3.2.3 煤樣尺寸效應(yīng)試驗(yàn)分析 72
3.3 一維動(dòng)靜組合加載煤樣力學(xué)試驗(yàn) 75
3.3.1 不同含水煤樣強(qiáng)度及變形特征 75
3.3.2 不同靜載煤樣強(qiáng)度及變形特征 78
3.3.3 不同動(dòng)載煤樣強(qiáng)度及變形特征 81
3.4 三維動(dòng)靜組合加載煤樣力學(xué)試驗(yàn) 84
3.4.1 相同圍壓不同軸向靜載煤樣強(qiáng)度及變形分析 84
3.4.2 相同軸向靜載不同圍壓煤樣強(qiáng)度及變形分析 87
3.5 煤樣的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征 90
參考文獻(xiàn) 92
第4章 真三維動(dòng)靜組合加載含水煤樣力學(xué)試驗(yàn)特征 94
4.1 真三維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣制備 95
4.1.1 真三維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備概況 95
4.1.2 試樣制備 96
4.1.3 試驗(yàn)方案 97
4.2 真三維動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)結(jié)果分析 98
4.2.1 自然煤樣及飽水7d煤樣試驗(yàn)結(jié)果 98
4.2.2 自然煤樣及飽水7d煤樣動(dòng)態(tài)強(qiáng)度討論 105
參考文獻(xiàn) 106
第5章 動(dòng)靜組合加載含水煤樣損傷斷裂特征 108
5.1 煤巖體斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ) 109
5.1.1 煤巖裂隙斷裂分類及尖端應(yīng)力場(chǎng) 109
5.1.2 動(dòng)載裂隙斷裂現(xiàn)象和擴(kuò)展速度 112
5.1.3 煤樣結(jié)構(gòu)破壞與力學(xué)性能弱化關(guān)系 113
5.2 動(dòng)靜組合加載裂隙水-應(yīng)力翼型裂隙模型建立 114
5.2.1 已有翼型裂隙模型成果 114
5.2.2 靜載含水張開翼型裂隙模型 117
5.2.3 煤樣裂隙水賦存特征 120
5.2.4 動(dòng)靜組合加載含水張開翼型裂隙模型 121
5.3 動(dòng)靜組合加載含水煤樣強(qiáng)度特征 125
5.3.1 裂隙靜、動(dòng)態(tài)斷裂準(zhǔn)則及關(guān)系 125
5.3.2 裂隙水促進(jìn)或抑制裂隙擴(kuò)展機(jī)制分析 126
5.3.3 靜載、動(dòng)靜組合加載含水煤樣抗壓強(qiáng)度 129
5.3.4 飽水煤巖類材料強(qiáng)度對(duì)比討論 132
5.4 一維動(dòng)靜組合加載煤樣損傷本構(gòu)模型建立 136
5.4.1 煤樣損傷變量的定義 136
5.4.2 煤樣損傷變量的確定 137
5.4.3 動(dòng)載煤樣損傷本構(gòu)關(guān)系建立 139
5.4.4 動(dòng)載煤樣統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證 142
參考文獻(xiàn) 143
第6章 動(dòng)靜組合加載含水煤樣的破壞與能量耗散特征 146
6.1 動(dòng)靜組合加載含水煤樣的破壞模式分析 148
6.1.1 含水煤樣動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)分析 148
6.1.2 巖石分形理論應(yīng)用 153
6.1.3 煤樣動(dòng)態(tài)破壞與分形統(tǒng)計(jì) 155
6.2 一維動(dòng)靜組合加載含水煤樣能量耗散特征 157
6.2.1 動(dòng)靜組合加載能量構(gòu)成及耗散 157
6.2.2 含水煤樣的能耗密度與入射能關(guān)系 160
6.2.3 含水煤樣各能量傳遞效率分析 162
6.2.4 含水煤樣動(dòng)態(tài)強(qiáng)度與耗散率關(guān)系分析 162
6.3 煤巖變形破壞的能量轉(zhuǎn)化作用 164
參考文獻(xiàn) 168
前言
第1章 煤樣的物理化學(xué)特性 1
1.1 煤巖微細(xì)觀及化學(xué)成分特征 2
1.2 試驗(yàn)煤樣制備 9
1.2.1 煤樣采集及制備 9
1.2.2 煤樣的飽水處理方法 12
1.2.3 飽水前后煤樣裂隙微觀特征 13
1.3 含水煤樣水化腐蝕損傷效應(yīng)特征 14
1.3.1 水化腐蝕損傷對(duì)煤體的影響 14
1.3.2 水化腐蝕損傷化學(xué)過程分析 16
參考文獻(xiàn) 19
第2章 靜載作用下含水煤樣力學(xué)試驗(yàn)特征 20
2.1 靜載巖石力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備及方案 20
2.1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及控制變量概況 20
2.1.2 含水煤樣靜載試驗(yàn)方案 23
2.2 自然飽和下煤樣變形與強(qiáng)度特征 24
2.2.1 含水煤樣單軸壓縮試驗(yàn) 24
2.2.2 含水煤樣三軸壓縮試驗(yàn) 26
2.2.3 煤樣變形與破裂過程分析 28
2.3 強(qiáng)制飽和下煤樣強(qiáng)度與變形特征 30
2.3.1 強(qiáng)制飽和煤樣制備 30
2.3.2 單軸壓縮煤樣強(qiáng)度與變形特征分析 32
2.3.3 單軸壓縮煤樣聲發(fā)射特征 35
2.3.4 三軸壓縮煤樣強(qiáng)度與變形特性分析 39
2.3.5 三軸壓縮煤樣聲發(fā)射特征 48
參考文獻(xiàn) 56
第3章 動(dòng)靜組合加載下煤樣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)特征 57
3.1 煤巖動(dòng)力學(xué)測(cè)試原理及方法 57
3.1.1 SHPB裝置實(shí)驗(yàn)原理 57
3.1.2 一維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)裝置 61
3.1.3 三維動(dòng)靜組合加載SHPB實(shí)驗(yàn)裝置 63
3.1.4 動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)步驟及方案 64
3.2 動(dòng)載作用下煤樣尺寸效應(yīng)研究 64
3.2.1 波的彌散效應(yīng)和應(yīng)力均勻問題 64
3.2.2 動(dòng)載作用下煤樣尺寸效應(yīng)討論 70
3.2.3 煤樣尺寸效應(yīng)試驗(yàn)分析 72
3.3 一維動(dòng)靜組合加載煤樣力學(xué)試驗(yàn) 75
3.3.1 不同含水煤樣強(qiáng)度及變形特征 75
3.3.2 不同靜載煤樣強(qiáng)度及變形特征 78
3.3.3 不同動(dòng)載煤樣強(qiáng)度及變形特征 81
3.4 三維動(dòng)靜組合加載煤樣力學(xué)試驗(yàn) 84
3.4.1 相同圍壓不同軸向靜載煤樣強(qiáng)度及變形分析 84
3.4.2 相同軸向靜載不同圍壓煤樣強(qiáng)度及變形分析 87
3.5 煤樣的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征 90
參考文獻(xiàn) 92
第4章 真三維動(dòng)靜組合加載含水煤樣力學(xué)試驗(yàn)特征 94
4.1 真三維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣制備 95
4.1.1 真三維動(dòng)靜組合加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備概況 95
4.1.2 試樣制備 96
4.1.3 試驗(yàn)方案 97
4.2 真三維動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)結(jié)果分析 98
4.2.1 自然煤樣及飽水7d煤樣試驗(yàn)結(jié)果 98
4.2.2 自然煤樣及飽水7d煤樣動(dòng)態(tài)強(qiáng)度討論 105
參考文獻(xiàn) 106
第5章 動(dòng)靜組合加載含水煤樣損傷斷裂特征 108
5.1 煤巖體斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ) 109
5.1.1 煤巖裂隙斷裂分類及尖端應(yīng)力場(chǎng) 109
5.1.2 動(dòng)載裂隙斷裂現(xiàn)象和擴(kuò)展速度 112
5.1.3 煤樣結(jié)構(gòu)破壞與力學(xué)性能弱化關(guān)系 113
5.2 動(dòng)靜組合加載裂隙水-應(yīng)力翼型裂隙模型建立 114
5.2.1 已有翼型裂隙模型成果 114
5.2.2 靜載含水張開翼型裂隙模型 117
5.2.3 煤樣裂隙水賦存特征 120
5.2.4 動(dòng)靜組合加載含水張開翼型裂隙模型 121
5.3 動(dòng)靜組合加載含水煤樣強(qiáng)度特征 125
5.3.1 裂隙靜、動(dòng)態(tài)斷裂準(zhǔn)則及關(guān)系 125
5.3.2 裂隙水促進(jìn)或抑制裂隙擴(kuò)展機(jī)制分析 126
5.3.3 靜載、動(dòng)靜組合加載含水煤樣抗壓強(qiáng)度 129
5.3.4 飽水煤巖類材料強(qiáng)度對(duì)比討論 132
5.4 一維動(dòng)靜組合加載煤樣損傷本構(gòu)模型建立 136
5.4.1 煤樣損傷變量的定義 136
5.4.2 煤樣損傷變量的確定 137
5.4.3 動(dòng)載煤樣損傷本構(gòu)關(guān)系建立 139
5.4.4 動(dòng)載煤樣統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證 142
參考文獻(xiàn) 143
第6章 動(dòng)靜組合加載含水煤樣的破壞與能量耗散特征 146
6.1 動(dòng)靜組合加載含水煤樣的破壞模式分析 148
6.1.1 含水煤樣動(dòng)態(tài)破壞形態(tài)分析 148
6.1.2 巖石分形理論應(yīng)用 153
6.1.3 煤樣動(dòng)態(tài)破壞與分形統(tǒng)計(jì) 155
6.2 一維動(dòng)靜組合加載含水煤樣能量耗散特征 157
6.2.1 動(dòng)靜組合加載能量構(gòu)成及耗散 157
6.2.2 含水煤樣的能耗密度與入射能關(guān)系 160
6.2.3 含水煤樣各能量傳遞效率分析 162
6.2.4 含水煤樣動(dòng)態(tài)強(qiáng)度與耗散率關(guān)系分析 162
6.3 煤巖變形破壞的能量轉(zhuǎn)化作用 164
參考文獻(xiàn) 168
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煤樣的靜動(dòng)力學(xué)特性 節(jié)選
第1章 煤樣的物理化學(xué)特性 煤巖是一種多尺度材料：在*小尺度下是煤巖礦物晶粒（孔徑小于10–4m），通過掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）可觀測(cè)到礦物顆粒（孔徑大于10–9m且小于10–4m）和微孔洞（孔徑小于10–2m）；孔徑大于10–2m且小于1m時(shí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室尺度；孔徑大于1m后進(jìn)入工程運(yùn)用尺度，即在微觀和細(xì)觀層面上的微裂隙和微孔洞可以近似忽略，整個(gè)煤巖結(jié)構(gòu)是一個(gè)均質(zhì)體。圖1-1給出了不同尺度下觀測(cè)到的煤巖特征[1]。 煤層由于其成分、成因環(huán)境、物理化學(xué)等特性方面的差異，與巖石相比有較大區(qū)別，Close等認(rèn)為煤層是由孔隙、裂隙組成的雙重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；Pmarnson認(rèn)為在孔隙、裂隙之間還存在著一種過渡類型的孔隙、裂隙；按形態(tài)和成因?qū)⒚旱牧严斗譃楦罾恚▋?nèi)生裂隙）、外生裂隙和繼承性裂隙；傅雪海等[2]認(rèn)為煤層是由宏觀裂隙、孔隙和顯微裂隙組成的多尺度介質(zhì)，得出宏觀裂隙是瓦斯運(yùn)移的通道，顯微裂隙是聯(lián)系孔隙與裂隙的橋梁。 通過對(duì)相關(guān)的科研成果的分析得出煤巖中的微觀結(jié)構(gòu)主要有以下3類[3]。 （1）孔隙：巖石中的孔隙如果其各方向的尺寸屬于同一量級(jí)，則可分為兩類：水力連通孔隙和水力不連通孔隙。 （2）裂隙：巖石孔隙在某一方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的尺寸，也稱結(jié)構(gòu)面；若某一方向延伸較長(zhǎng)，其他兩個(gè)方向延伸相對(duì)較短，也稱溶洞或孔洞。若巖石中無裂隙存在，則稱為完整巖石；若巖石中有裂隙存在，則稱為裂隙巖石。從滲水性方面可將完整巖石視為孔隙介質(zhì)。 （3）微裂紋：巖石中的孔隙在某一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他方向，且*長(zhǎng)方向的尺寸微小。巖石為脆性材料，在形成過程中受到多種高溫高壓環(huán)境影響而出現(xiàn)微裂紋。微裂紋的分布既有完全隨機(jī)的，也有定向的。微裂紋尖端產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)巖石強(qiáng)度有重大影響。 煤體是由不同礦物和孔隙、裂隙形成的組合體，而煤樣的物理力學(xué)性質(zhì)取決于內(nèi)部礦物的成分和缺陷的分布特征（孔隙、裂隙等）。在沖擊作用下，煤體不僅會(huì)在宏觀結(jié)構(gòu)上發(fā)生失穩(wěn)破壞，而且在微觀結(jié)構(gòu)上其裂隙會(huì)擴(kuò)展與貫通。煤樣在飽水前后，水分子進(jìn)入煤裂隙中，對(duì)煤裂隙及孔隙有劣化作用，在受到?jīng)_擊作用時(shí)，含水直接影響煤樣失穩(wěn)，對(duì)煤樣能量積聚、釋放和耗散具有較大的控制作用。 1.1 煤巖微細(xì)觀及化學(xué)成分特征 由于煤是一種特殊的沉積巖，其結(jié)構(gòu)具有明顯的層狀特征，原生結(jié)構(gòu)煤體一般層理完整、清晰，以水平裂隙為主。煤層受地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、采掘活動(dòng)應(yīng)力、機(jī)械加工等的影響，煤樣裂隙出現(xiàn)穿層裂隙，還伴生有微裂隙。圖1-2展示了不同尺度下煤體裂紋的發(fā)育情況，由圖可知，裂紋具有定向性，但也有穿裂紋。 為分析裂隙水對(duì)裂隙煤體強(qiáng)度的影響，需從含水對(duì)微細(xì)觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面分析，掌握煤樣內(nèi)原生節(jié)理裂隙的空間分布及形態(tài)。為直觀分析煤樣的裂隙分布特征，分析了煤體不同形狀的原生節(jié)理裂隙的分布，如圖1-3所示。圖1-3（a）為平行裂隙，裂隙中主裂隙和短次裂隙發(fā)育方向一致，主裂隙與短次裂隙之間基本平行；圖1-3（b）為斜平行裂隙，主裂隙周圍伴生一部分短斜裂隙；圖1-3（c）為貫通網(wǎng)狀裂隙，貫通網(wǎng)狀裂隙是將煤樣分割成很多小的規(guī)則結(jié)構(gòu)，裂隙之間相互正交[4]。 動(dòng)靜組合加載煤樣彈性變形階段存在差別，其內(nèi)部原因是煤樣內(nèi)部存在微裂隙及孔隙流體，外部原因是載荷作用下應(yīng)變率不同。煤層裂隙的發(fā)育特征、連通性、規(guī)模和形式?jīng)Q定著其滲透性，影響煤樣的力學(xué)性質(zhì)。姚艷斌等[5]論述了煤的裂隙是微裂隙且多呈樹枝狀或羽狀發(fā)育，微裂隙多以長(zhǎng)度小于300μm且寬度小于5μm的裂隙為主，裂隙密度一般都在1～6條/cm2。張慧等[6]提出裂隙包含失水裂隙和縮聚裂隙，單根失水裂隙多呈彎曲狀、裂隙較短、不易穿過煤分層，可組合成不規(guī)則網(wǎng)狀，裂隙寬度從幾至幾十微米，為大孔級(jí)（＞1μm）。煤中裂隙的尺度比砂巖大，裂隙賦存密度較大，宏觀表現(xiàn)與砂巖強(qiáng)度不同。研究煤體細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)分析煤樣失穩(wěn)破壞具有基礎(chǔ)性作用，能較直觀地分析煤樣破裂過程的損傷斷裂機(jī)理。為分析煤體受力前后節(jié)理裂隙的變化，對(duì)煤巖結(jié)構(gòu)中毫米及以下尺度的層理和節(jié)理裂隙進(jìn)行了討論。 煤巖孔隙結(jié)構(gòu)是指原生煤體在生成過程中內(nèi)部存在的各種微細(xì)觀孔洞等。按煤層成因可將孔隙分為氣孔、植物組織孔、溶蝕孔、晶間孔，如圖1-4所示；按孔徑大小可將孔隙結(jié)構(gòu)分為微孔、小孔、中孔、大孔等[7]，如圖1-5所示。研究表明[8-10]，煤的總孔容一般為0.02～0.2cm3/g，孔隙比表面積為9～35cm3/g，孔隙度為1%～6%。煤基質(zhì)微小孔隙具有很大的比表面積和較強(qiáng)的吸附能力，是瓦斯、水吸附富集的主要場(chǎng)所，也是瓦斯、水發(fā)生脫附解吸、擴(kuò)散的載體。但是，當(dāng)進(jìn)入宏觀領(lǐng)域的可見孔隙的直徑大于0.1mm時(shí)，構(gòu)成了層流與紊流混合滲透的區(qū)間，并決定著煤樣的宏觀（軟、硬和中硬煤）破壞面。 由于煤體本身微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以往關(guān)于煤體細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征的研究缺乏系統(tǒng)性，近10年，X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）技術(shù)在研究煤組分與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方面有較好的發(fā)展，掃描電鏡技術(shù)和光學(xué)電子顯微鏡觀測(cè)技術(shù)，使觀察煤體細(xì)觀結(jié)構(gòu)及礦物組分變?yōu)榭赡埽瑢⒚后w礦物成分及含量、組分、細(xì)觀形貌與裂隙發(fā)展聯(lián)系了起來。以下介紹體視顯微鏡和掃描電鏡煤樣試驗(yàn)的對(duì)比。 1.體視顯微鏡設(shè)備試驗(yàn)系統(tǒng) 煤樣微觀試驗(yàn)選用德國(guó)蔡司的Stereo Discovery.V20體視顯微設(shè)備（圖1-6），該設(shè)備設(shè)計(jì)有拍攝物的景深和*大的變倍范圍，在20∶1變倍范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)樣品的概覽至*細(xì)微的切換。其特點(diǎn)是：采用平場(chǎng)復(fù)消色差校正鏡體，變倍比為20∶1；借助10倍目鏡可實(shí)現(xiàn)高達(dá)345倍總放大倍率；*佳分辨率為1000lp/mm（物鏡：Planapo S2.3X），可以實(shí)現(xiàn)集成至顯微鏡的模塊化系統(tǒng)中，*高放大倍率下有較好的三維立體效果；電動(dòng)和編碼型組件使重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)便。 采用體視顯微鏡的目的是觀察煤樣表面裂紋的分布及裂隙密度，分析煤樣飽水前后表面裂隙的分布情況，了解煤樣在水化作用下的裂隙分布特征。圖1-7為干燥和飽水時(shí)的煤樣。 為了統(tǒng)計(jì)煤樣表面裂隙的分布，對(duì)煤樣進(jìn)行人工破碎，大致取1cm×1cm煤樣，表面未進(jìn)行打磨，保持表面粗糙，用體視顯微鏡觀測(cè)其裂隙分布，進(jìn)行單位面積上的裂隙條數(shù)統(tǒng)計(jì)，A1和A2自然狀態(tài)煤樣裂隙密度（大于0.3cm）約26條/cm2和16條/cm2，飽水后煤樣裂隙尺寸大于0.3cm，數(shù)量沒有增加，裂隙寬度變小，是飽水后煤樣膨脹導(dǎo)致，表面有凸凹特征。圖1-8為煤樣裂隙及不同飽水狀態(tài)裂隙素描情況。 2.掃描電鏡試驗(yàn)系統(tǒng) 為了研究煤巖的內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，采用河南理工大學(xué)的數(shù)字化JSM-6390LV鎢燈絲掃描電鏡，其主要特點(diǎn)是具有全數(shù)字化自動(dòng)控制系統(tǒng)、高分辨率和高精度的變焦聚光鏡、全對(duì)中樣品及高靈敏度半導(dǎo)體背散射探頭等，可進(jìn)行各種材料的形貌組織觀察，以及材料斷口分析和失效分析，設(shè)備如圖1-9所示。 JSM-6390 LV鎢燈絲掃描電鏡試驗(yàn)過程如下所述。 1）放置樣品步驟 儀器接通電源，打開冷卻水管路及主控計(jì)算機(jī)；將樣品艙門打開，將處理好的樣品固定在圓形樣品平臺(tái)上，一次可放置7組樣品。先測(cè)量樣品高度，然后將樣品放入樣品艙，緩慢將樣品艙門關(guān)閉；將測(cè)試艙抽真空到10–4Pa。在抽真空的同時(shí)，將樣品高度升高至10mm線。
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