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爆破2024年第03期:冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘小庆;宋佳辉;张瑶瑶;孔维文;梅洪嘉;王雁冰;

单位:国能神东煤炭技术研究院;煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室;北京低碳清洁能源研究院;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院;

摘要:为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征,选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件,利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验,研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场和能量损耗关系,同时结合DLSM模拟结果,分析动态断裂过程中的应力波传播规律以及动能演化过程。结果表明:高速相机拍摄的动态断裂过程与DLSM模拟裂纹扩展过程具有良好的拟合度;裂纹的产生情况取决于层理弱面的破坏情况,相同冲击条件下,仅层理弱面不同的试件,层理弱面强度越低,裂纹扩展的时间越短且越靠前,夹层材料硬度越小,用于裂纹扩展的能量越多;在相同入射能量条件下,硬度较大的试件作为冲击端材料时,试件的反射作用较强,反射能量较大,透射作用较弱,透射能量较小,试件的能量耗散较大;层理面对应力波传播具有明显的阻碍作用,产生的透射波在尖端积蓄能量直至切缝起裂,试件综合硬度增大后,透射波明显减弱,并且传播速度减缓。

关键词:岩石力学;;SHPB;;NSCB;;夹层试件;;动态断裂;;能量演化

基金资助:煤炭开采水资源保护与利用国家重点试验室开放基金课题资助(GJNY-21-41-06);; 新疆维吾尔自治区重点研发任务专项(2022B03028-3);; 中国矿业大学(北京)越崎青年学者资助项目资助(No.800015Z11A24)~~