煤岩强度及其物理力学参数是其本身的固有属性，目前，一般通过实验室试验获取。得益于科学技术的发展，X射线层析成像（CT）因其具有三维重构功能，且能够快速地获取岩石的细观结构，最终直观形象地将成像结果以3D模型的形式呈现，已被广泛用于研究岩石的结构及力学特性。
快速精确便捷测定力学参数是岩石领域迫切的需求，通过建立CT无损便捷的力学参数测定方法，能减小试验因素对测定结果的影响，也避免周期长、工作量大及不可重复试验的问题。
力学强度CT测定方法
图1 CT数据与强度关系建立
图2 CT扫描预测强度与试验数据误差
波速CT测定方法
图3 不同层理倾角下组合体CT灰度值与波速关系
弹性参数CT测定方法
动弹性模量也是煤岩固有的力学参数之一，目前动弹性参数的测定原理是根据自身波速测定后，利用理论公式换算获得。其CT测定方法流程与波速的相似，也是通过建立CT扫描数据与动弹性参数的定量关系，基于灰度均值确定动弹性参数。
图4 不同层理倾角下试样弹性参数与CT灰度均值关系：(a) 动态弹性模量；(b) 动态剪切模量
层理煤岩组合体波速测定方法
层理煤岩组合体的波速除了与煤、岩单体各自的波速有关外，其大小还由层理倾角变化、煤岩组分比例、力学参数比例等决定。如此复杂的煤岩组合体仍能通过CT扫描获取其波速。根据研究成果，未来只需通过编制程序内置入微型计算机并与CT扫描程序融合，便能通过计算机快速实时显示出不同层位或不同区域下煤岩体的纵波波速值，得到不同区域岩体波速及力学参数的演变图像，更加直观地反映实际分布与变化状态，精确便捷自动地实现波速及力学参数的测定。
图5 层理煤岩组合体波速模型：(a) 波速与煤含量、层理倾角关系；(b) 计算值及测试值误差
CT技术在岩石工程领域的应用非常贴合数字化时代的背景，且随着深度学习、人工智能技术的蓬勃发展，基于CT扫描测定煤岩力学参数的未来可期，是实现实验室数字化、智能化、信息化的重要一环。
来源：数字深地圈
