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题名冲击荷载作用下煤矿泥岩能量耗散试验研究
被引量：25
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作者
王梦想
汪海波
宗琦
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机构
安徽理工大学土木建筑学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第6期1716-1725,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51274009,51404010)
安徽省高校自然科学研究重大资助项目(KJ2017ZD11)
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文摘
岩石破裂破碎实质是一个能量吸收与耗散的过程,煤矿岩巷钻爆掘进过程中,既要有足够的爆炸能量使待开挖区岩石破裂破碎和抛掷、形成空腔,又要控制爆炸能量对保留岩体造成的损伤,尤其是冲击荷载作用时强度较低的泥岩的动态响应特性更需要重点研究。以淮南矿区典型巷道泥岩为研究对象,利用直径50 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下泥岩动态压缩试验,研究在冲击荷载作用下泥岩的动态力学性能和破裂破碎特征,重点研究动荷载作用下泥岩的能量耗散规律。为了进一步揭示泥岩动态破碎破裂与泥岩构成主要化学成分与细观结构之间的关系,对泥岩的静态物理力学性能进行了测试并进行泥岩的X射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD)测试,确定其主要组分、化学和颗粒成份;同时采用放大1 000倍的电子数码显微镜对泥岩试件表面、断口进行放大观察,从岩石细观结构出发,通过对细观结构变化、物理与力学过程的分析研究了岩石的损伤及其演化。结果表明:泥岩的主要化学成分主要为SiO2,其次为Al2O3,Fe2O3,其力学强度低,物理性能指标差,在冲击荷载作用下,泥岩内部大量空隙缺陷(如空穴,位错,微裂隙等)动力学过程加剧,形成损伤;在应力波的持续作用下,大量的微损伤和微观不均匀处在试件内部进行复杂的演化,在颗粒内部结构、沿颗粒间裂缝和沿晶粒界会产生大量的微裂纹并发展,在构造边界碎片分层、夹杂物中也产生裂纹,泥岩试件最终产生环向断裂破坏和轴向劈裂拉伸破坏;试件吸收能、透射能和反射能均随入射能增加而增加,分别呈线性、对数和二次函数形式增长;试件吸收能可以用单位体积耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能表征,三者均随入射能增加呈线性增长,随应变率呈二次函数增长。
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关键词
煤矿泥岩
分离式霍普金森压杆
能量耗散
应变率
破碎破裂
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Keywords
mudstone
SHPB
energy dissipation
strain rate
broken fracture
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分类号
TD315
[矿业工程—矿井建设]
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题名煤矿泥岩冲击动态力学特性与破裂破碎特征分析
被引量：20
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作者
王梦想
汪海波
宗琦
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机构
安徽理工大学土木建筑学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2019年第4期137-143,共7页
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基金
国家自然科学基金(51274009
51404010)
安徽省高校自然科学研究重大项目(KJ2017ZD11)
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文摘
煤矿巷道围岩在采掘过程中受多种动载作用,为了研究动载对围岩破坏变形的影响,通过直径50 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下煤矿常见泥岩在冲击荷载作用下的动态力学特性和破裂破碎特征试验,研究了不同冲击气压状态下试件应力应变特征、破坏形态和试件动态强度随应变率增长规律,分析了试验过程中应力波传播与试件裂纹扩展的关系。结果表明:在设定的试验条件下,泥岩试件的加载率、应变率和峰值应变均表现出随冲击气压的增大而增大;试件的动态单轴抗压强度随着应变率的增加呈现指数型增长,表现出强应变率效应;试件在反射应力波与透射应力波共同作用下,产生环向拉裂破坏和轴向劈裂破坏。
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关键词
煤矿泥岩
SHPB
应变率
破碎特性
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Keywords
mudstone in mine
split Hopkinson pressure bar(SHPB)
strain rate
rupture characteristics
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分类号
TD313
[矿业工程—矿井建设]
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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