侧限约束冲击载荷下煤样能量耗散与损伤特征
焦振华1
姜耀东2
赵毅鑫2
刘斌1
袁秋鹏1
黄祖军3
1.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 2320012.中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 1000833.淮北矿业集团有限责任公司朱仙庄煤矿,安徽宿州 234111
摘要：冲击载荷作用下煤岩能量转化与损伤控制是煤岩冲击动力学领域关注的重点问题.利用分离式霍普金森压杆和自制侧限约束装置,对煤样进行不同速度等级、不同约束状态冲击压缩试验,研究其能量耗散规律和破坏失效模式,并结合超声波测试、CT扫描分析侧限约束条件下煤样损伤特征.结果表明:冲击压缩过程中煤样能量转化分布具有同步异幅特征,受煤低波阻抗特性影响显著.单轴冲击条件煤样呈脆性失稳破坏,从低速冲击的劈裂破坏向高速冲击下压碎破坏模式转变,耗散能与冲击速度呈二次函数正相关关系.受能量相同的入射波作用,侧限约束下煤样微裂隙扩展贯通困难,耗散能明显低于单轴冲击,煤样外观保持整体性较好,发生塑性变形破坏.随着冲击速度的提高,冲击载荷对煤样损伤程度的影响占主导因素,三维重构模型显示煤样内部损伤裂隙体积增幅明显,超声波高频信号降低、低频信号上升、频谱由单主峰向多峰转变.依据纵波波速变化特征,建立了侧限约束煤样损伤程度与冲击速度的关系表达式,可为相关工程设计施工提供参考.
关键词：冲击载荷侧限约束分离式霍普金森压杆能量耗散损伤破坏
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52204083)安徽省自然科学面上基金项目(2208085ME118)深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室自主课题项目(SKLMRDPC19ZZ04)
论文发表日期：2023-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 492-501 )
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