为探究断层构造作用对煤化学结构特征和微晶结构特征的影响, 采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析, 对红庆梁矿和段王矿的原生煤及断层构造煤进行分析。 结果表明, 受断层构造作用影响, 红庆梁、 段王断层构造煤中苯环二取代、 苯环四取代的含量明显大于原生煤, 苯环三取代和苯环五取代的含量低于原生煤, 断层构造煤中C-O-C伸缩振动、 -CH2反对称弯曲振动、 -CH3、 -CH2和芳环-OH含量均多于原生煤, 断层构造煤中醚C-O振动、 芳烃CC、 -CH和OH-π含量低于原生煤。 红庆梁、 段王断层构造煤的芳碳率fa是原生煤的1.01和1.03倍, 芳环缩合度DOC是原生煤的1.01倍和3.7倍, CH2/CH3值是原生煤样的0.933倍和0.94倍, 芳香度I分别是原生煤样的1.01倍和1.34倍。 说明断层构造作用促使官能团和脂肪链脱落, 增加煤的缩聚程度, 降低煤中脂肪侧链的长度, 增大芳香结构含量。 XRD测试结果表明, 原生煤和断层构造煤具有相近的矿物组分, 断层构造作用未对煤中矿物组分的类型产生明显的改变。 在2θ=26°附近存在特征(002)带, 表明存在少量的层状石墨结构, 然而在2θ=45°附近并没有清楚地显示(100)带, 说明煤中石墨结构的基面生长水平较低。 红庆梁、 段王断层构造煤的晶间间距d002值与原生煤相比变化很小, 微晶堆积高度Lc值分别是原生煤的0.904 5倍和0.902 7倍, 芳香度fa-XRD值分别是原生煤的1.143 9倍和1.066 9倍, 晶体堆叠平均层数Nave值分别是原生煤的0.909 45倍和0.923 56倍。 断层构造作用减小煤的芳香层片堆砌度, 增大煤的芳香度, 减少了煤微晶结构单元的堆叠层数, 说明断层构造促进煤中非芳香化合物向芳香化合物的转化。 断层构造煤的芳香度、 成熟度更高, 断层构造煤的燃烧反应性弱于原生煤。

基于单丝短切纤维在细观尺度从硬化基体中拔出的特性，考虑了界面化学键、潜在纤维脱黏断裂、潜在纤维滑移断裂和滑移硬化界面特性，对高延性水泥基复合材料(HDCC)设计理论的裂纹桥联应力-裂纹张开关系(σB-δ σB-δ关系)进行了系统分析和理论推导，并建立了σB-δ 关系模型。通过实验测试数据对建立的模型进行了验证，发现σB-δ 关系模型预测的有关复合材料特性，如抗拉强度和破坏后平均裂纹张开度与实验结果具有良好的一致性。