为研究典型破坏形式下煤岩裂隙面分形各向异性特征及其尺寸效应,以复杂破坏荷载作用下煤岩裂隙面为研究对象,采用激光扫描、CATIA三维模型重构等研究手段,结合分形理论,对煤岩裂隙面的分形各向异性特征及尺寸效应展开研究。研究表明:针对裂隙截面迹线分维而言,复杂破坏路径下的迹线分维范围在1.001 3～1.009 6之间,最大值均出现在沿裂隙扩展方向30°～90°范围内;针对裂隙截面分维而言,复杂路径破坏裂隙面的分维最大值集中在120°～300°范围内;截取的正方形裂隙截面分形维数计算结果表明,当截面尺寸边长小于20 mm时,各典型破坏裂隙面分维波动幅度范围较大,但当所取区域边长大于20 mm时,分维逐渐趋于稳定,分析裂隙面分维时初步建议采用大于20 mm的截面尺寸。

1 煤样裂隙面获取与重构

    1.1 煤样和裂隙面

    1.2 裂隙面的扫描与重构

2 复杂应力路径破坏裂隙面分形各向异性特征

    2.1 裂隙面分析原理

    2.2 裂隙截面迹线分形各向异性特征

    2.3 裂隙截面分形各向异性特征

3 裂隙面分形特征的尺寸效应

    3.1 裂隙面断面形貌截取

    3.2 裂隙面分维尺寸效应

4 结论