煤样循环加载过程中微裂纹扩展规律研究获新进展
在自然环境及工程长期的运行条件下，岩石经常受到循环荷载的作用，如地质运动、隧道及硐室的开挖与支护、煤矿的开采，而且岩土工程结构在使用过程中更是经常受到反复加卸载的作用。尤其在煤矿开采时，由于不断地打眼放炮及地应力不断地重新分布，造成岩体工程不断受到循环荷载的作用。作为影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一，正确的认识岩石在循环荷载作用下的演化规律，有助于认识岩石的破坏机理，进而合理评估工程的长期稳定性。
大多数专家和学者的研究研究主要基于试验的方法研究试样在循环加卸载下的能量变化、变形特征及强度特征，从不同的角度描述了损伤变量。而鉴于试验的局限性，无法实时准确定量描述微裂纹的扩展过程。来自中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室的田文岭等使用PFC2D颗粒流软件，模拟了煤样在循环加卸载过程中的微裂纹扩展过程。相关研究成果发表于《煤炭学报》2016年第3期。
研究发现弹性模量随加载轴向应变先增大后减小、塑性应变随加载轴向应变先稳定增加后快速变化，证明了使用颗粒流程序模拟循环加卸载是可行的。对循环加卸载过程的分析表明裂纹数目的非“记忆”行为随加载的进行逐渐加强，峰后微裂纹主要产生于宏观裂纹之间的相互摩擦。结合裂纹在试样内的破裂过程，研究团队得出的结论是剪切带的形成是造成弹性模量和塑性应变出现拐点的主要原因。
图片为循环加卸载作用下裂纹的扩展过程，可以看出微裂纹经历先随机分布，后不断贯通并形成剪切带，最后在剪切带附近微裂纹不断增多的过程。
