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振动载荷对青砂岩冲击裂纹扩展及能量利用效率的影响

2024-05-15分类号:TU452

【作者】赵环帅   潘永泰   余超   乔鑫   曹行健   牛学超
【部门】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院  中国矿业大学(北京)矿山与城市固废资源化工程研究中心  北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院  
【摘要】在岩石破碎过程中,外部加载方式是影响岩石力学特性与破裂行为的重要因素。振动、冲击是最常用的两种加载方式,但目前研究主要集中于单一加载方式,关于振动载荷对岩石在冲击过程中破裂特征的影响研究较少。该文结合室内试验与细观参数标定,建立青砂岩宏细观力学响应关系,对比分析了冲击、振动冲击复合加载下的裂纹扩展及能量利用效率。研究结果表明:在相同冲击速度作用下,增加振动频率或振幅,青砂岩裂纹数量与能量利用效率的增幅总体上均呈现出增大趋势。两种加载方式下,随着冲击速度的增大,青砂岩裂纹最大数量均呈接近直线形增长,拉伸裂纹的数量居多,裂纹的分布均呈X状共轭斜面特征,但振动冲击复合加载下裂纹增长速度相对较大;建立了振动载荷下裂纹增加的数量与冲击速度的定量关系。振动载荷对最大能量利用效率的增幅呈现出先快速增加后减小的趋势,最大增幅为0.725%。该研究初步探索了振动载荷对青砂岩冲击裂纹扩展及能量利用效率的影响,可为岩石破碎工艺参数的合理选择提供参考。
【关键词】青砂岩  振动载荷  裂纹扩展  断裂能
【基金】国家自然科学基金面上项目(52074308)
【所属期刊栏目】清华大学学报(自然科学版)
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