因煤岩剪切破坏而导致工程岩体失稳灾变的工程事例不胜枚举,然而,煤岩剪切破坏不仅受地应力状态的控制,还将受到渗流场等的影响,因此,为深入开展煤岩剪切-渗流耦合作用机理研究,本文选取煤、砂岩、页岩等不同岩性的煤岩为研究对象,开展了在不同试验条件下煤岩剪切-渗流耦合特性试验研究,分析了不同法向应力、不同气体压力等条件下煤岩损伤破坏力学特性、渗流特性、剪断面形貌特征等,初步揭示了煤岩剪切-渗流耦合作用机理。其主要研究工作及取得的研究成果如下:(1)探讨了法向应力对煤/岩剪切-渗流耦合试验的影响,法向应力的增大,煤岩的峰值剪应力及其相应的峰值剪切变形也会随之增大,且煤岩的峰值剪应力与法向应力呈近似线性增长的趋势,另外通过对煤岩体剪断面的形貌特征对比分析发现,法向应力能够控制剪切裂纹扩展区域的大小,使得法向应力越大,煤岩体剪断面的起伏度和粗糙度也会越小。(2)探讨了气体压力对煤岩剪切-渗流耦合试验的影响,由于气体压力使得岩石内部产生高孔隙压力,而这种高孔隙压力会使孔隙裂隙间存在张拉作用,且气体压力越大,张拉作用的力也会越大。张拉作用降低了岩石矿物颗粒间的粘结力,使试件更容易发生剪切破坏,令剪断时岩石峰值剪应力减小,相应的峰值剪切变形量和峰值法向变形量都减小。(3)对比了不同岩石种类对剪切-渗流耦合试验的影响,研究发现在煤岩剪切-渗流耦合特性试验中,型煤与一般岩石材料有诸多不同,在力学特性方面,型煤的剪切破坏主要是塑性破坏,随着试验的进行,型煤剪切变形的持续增大,型煤并没有出现大应力降,曲线整体较平稳,而一般岩石材料(页岩,砂岩)的剪应力在试件剪切坡断后,剪应力曲线会急剧下滑,出现大应力降;在渗流特性方面,型煤渗透率受法向应力影响很大,在型煤试件被剪断后,试件渗透率依然较低,而岩石材料被剪断后,渗流通道打开,渗流流量猛增,试件渗透率基本不受法向应力影响;在剪断面形貌特征方面,相同试验条件下,型煤试件剪断面粗糙度和起伏度较一般岩石试件要小。(4)结合前人的研究成果,利用三维立体扫描仪对煤岩体下剪断面进行3D扫描,并引入二维形貌特征参数以及三维形貌特征参数对剪断面信息进行量化表征,总结出了一套适合用于分析煤岩体剪断面形貌特征的新方法。利用该方法,实现了对煤岩剪断面由以往肉眼观察过渡到现在二维、三维数值化分析,达到更精确、更科学的研究效果。