基于相似理论开展三维大尺度物理模型试验是研究揭示煤岩动力灾害机理的一种有效手段，在岩爆、冲击地压、煤与瓦斯突出等典型动力灾害机理研究中得到广泛应用.灾变地层模拟材料是开展灾害物理模型试验的物质基础，与浅部显著不同，深地工程面对的是具有多相多场耦合特征的复杂孕灾环境，材料性能也应具有多相多场耦合响应的能力.为科学指导深地工程煤岩动力灾害物理模型试验，分类梳理了典型动力灾害模拟材料研制的历史脉络，分析了材料配制方法、性能评价、试验应用方面的优点与问题，提出了应对深地工程复杂孕灾环境新应用场景的科技挑战与展望.分析认为，模拟材料的应用场景呈现由“单相到多相、单场到多场”的变化趋势，配制由单一固相材料转向具备气体吸附、流体渗流功能的流固两相或三相材料，对材料性能评价则从单一的“静力学”性能，转向兼顾“动力学、热力学及渗流力学”等多类性能评价或分析，以满足应力场、温度场及渗流场的多场耦合需求.然而，多相多场耦合相似理论还不完善，尤其是动静载叠加下多相多场相似准则还未建立，导致物理模型试验材料的多场性能参数确定还缺乏科学依据.现有模拟材料配制体系很难满足多相多场耦合的需求，亟需研发新型骨料、胶结剂与外加剂，以实现在低强度条件下再现煤岩动力灾变现象的目的.大尺寸物理模型构建需从人工转向3D智能打印，需研制适用于多相材料的智能打印系统，开发复杂地质模型3D智能打印算法，解决非均质岩层打印、结构面打印、智能控制等关键难题.

国家自然科学基金项目(52227901,52174161)；国家重点研发计划项目(2022YFC3004603)；国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点资助项目(U21A20110)；

1 模拟材料研制知识图谱分析
1.1 研究文献来源
1.2 文献关键词图谱分析
1.3 模拟材料研制发展趋势
1)试验方法探索阶段(1990年之前)
2)灾害模拟发展阶段(1990—2009年)
3)耦合灾害模拟阶段(2010年至今)
2 煤岩动力灾害模型试验材料研制
2.1 常用模拟材料基本性能
2.2 典型动力灾害灾变地层模拟材料研制
2.2.1 岩爆灾变地层模拟材料
2.2.2 冲击地压灾变地层模拟材料
2.2.3 软岩大变形地层模拟材料
2.2.4 “固-液”耦合型灾变地层模拟材料
2.2.5 “固-气”耦合型灾变地层模拟材料
2.2.6 其他灾害模拟材料
2.3 层间界面与结构面模拟材料与方法
3 灾变地层模拟材料研制面临的科技挑战与展望
3.1 灾变地层模拟材料多场响应新需求
3.2 多场响应材料研发理论指导的新要求
3.3 灾变材料体系与性能评价新方法
3.4 大型物理模型3D智能打印技术需要新突破
4 结 论

[1]袁亮,马衍坤,黄勤豪,等.煤岩动力灾害模型试验灾变地层模拟材料研制现状与展望[J].中国矿业大学学报,2024,53(05):827-856.