煤炭深部开采过程中，开采保护层、煤层群卸压开采、长壁开采、房柱式开采、条带开采等采煤方式下，煤层的重复采动会造成邻近煤层和围岩结构产生周期性的卸压及增压区，从而导致其承受应力的反复加卸载作用。除了受到开采应力的影响外，开采扰动、爆破作业、巷道掘进等工程扰动也会造成支承压力周期性的增减，这种由于煤层开采扰动引起的支承压力运动可以动态地对工作面前方数米甚至数十米的煤层−围岩结构施加循环加卸载应力。较于常规的准静态载荷，循环载荷更能反应实际工程中复杂多变的采动应力，且煤岩结构在循环载荷作用下的损伤破坏行为也更加复杂。许多学者研究了循环应力下煤岩体的强度、变形行为、弹性模量变化以及内部裂纹的演变，发现煤岩体的力学性质比常规加载条件下的力学性质更为复杂多变，由于反复加卸载产生的不可逆变形，会导致应力−应变曲线会表现出明显的滞后现象。在实际工程中，煤层并非独立存在，煤层和围岩需要共同承担应力载荷，煤岩互层间会存在应力传递，从而导致有围岩作用的开采煤层力学行为与纯煤体存在很大差异。因此，学者们提出了一种表示煤层−围岩结构的煤岩复合试样。在以往的研究中，前人综合考虑了可能影响煤岩复合试样力学性质和变形特征的多种因素，主要包括界面倾角、界面效应、煤岩高度比、煤岩强度比、围压作用、组合模式等，但少有对循环载荷作用下煤岩复合试样的变形破坏规律的研究报道。基于能量耗散理论的本构方程是表征煤岩体变形失效行为的一种重要研究手段，因此，建立循环载荷作用下煤岩复合结构的能量−损伤本构模型非常必要。

煤层及围岩的变形破坏特征多受应力状态的影响。采煤过程中，工作面推进速度的差异决定了相邻煤层及围岩结构承受不同的加(卸)载速率，引起不同程度的失稳破坏，甚至可能诱发煤岩动力灾害。国内外学者主要采用2种方法来研究加载速率效应对煤岩体的作用：一是采用实验室测试来阐明加载速率与各类煤岩体强度参数之间的关系，包括砂岩、砂质泥岩、泥岩、纯煤体等，研究发现岩石单体和煤单体的变形和强度参数随加载速率的增加而变化明显，不同加载速率下岩石单体和煤单体的破坏机理与峰值强度、脆性、延性、弹性模量、破碎程度和断裂模式的变化不一致；二是借助声发射(AE)技术研究不同加载速率与声发射信号的关系，以此表征煤岩体的破坏行为。煤岩细观断面形貌是煤岩体失效特征的重要表征，先前研究主要是通过外部宏观裂纹和最终失效形态分析煤岩试样损伤特征，且主要集中在不同类型的岩石和煤体，对于煤岩复合试样则多采用单轴或者三轴试验，对循环载荷条件且考虑加载速率效应的研究鲜有报道。

目前关于煤岩体失效破坏的认识大多基于宏观介质理论，关于细观结构对宏观破坏的影响考虑较少。然而，煤岩体失效是一个由细观结构逐步损伤发展到宏观破坏的过程，因此，从细观角度分析岩石的初始结构和断裂形貌对于深入了解岩石的破碎特性和损伤规律也很重要。试样失效后的断面形态和破碎分形特征是表征煤岩体细观到宏观破坏的关键，采用分形理论和电子扫描显微镜(SEM)技术，从细观角度刻画煤岩体宏观结构多尺度的破坏特征，有助于理解煤岩体失效的内在机制。

笔者借助SIRIUS动态应变仪、AE、SEM等多种手段，基于3种加(卸)载速率(0.05、0.10、0.15 mm/min)对煤岩复合试样开展不同路径的单轴循环加卸载试验，研究循环采动应力下煤岩复合结构的损伤特征及宏−细观破坏形态，构建循环载荷作用下煤岩复合结构的能量−损伤本构模型，对揭示深部煤岩复合结构的失稳破坏机制、科学防控深部煤岩动力灾害具有重要的理论和实际意义。