非静水压条件下深部岩石能量耗散规律及破坏特征试验研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 10; pp. 83 - 96
• Main Authors: 方士正, 杨仁树, 李炜煜, 李永亮, 陈骏
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083%安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 232000%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083%中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083 01.10.2023
• Subjects: failure characteristics; SHPB; deep mining; energy dissipation; 岩石破坏; non-hydrostatic pressure; 非静水压; rock failure; 深部开采; 破坏特征; 能量耗散
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1504

TD253; 深部岩石常处于非静水压初始应力场,岩石所处应力状态的不同导致其对动态荷载的响应有所差异,为研究非静水压及动载耦合作用下岩石的动力学行为,利用分离式霍普金森杆试验系统,开展多种初始应力组合下的岩石动态压缩试验,分析不同非静水压条件对岩石能量耗散及破坏规律的影响规律.通过试验结果发现,轴压和围压均对岩石动态强度产生显著影响,以 8 MPa时为临界点,岩石动态强度随着轴压提升呈先增加后减小的趋势,但岩石动态强度随着围压的增加持续增大;岩石耗散能随着轴压的增加逐渐减小,但随围压变化趋势较为复杂,在轴压较低时,耗散能随着围压的增加而减小,在轴压较高时,耗散能随围压提升表现出先增加后减小的特征.根据试样的表观及内部破坏形态,结合分形理论及CT扫描技术,分析不同非静水压力条件下岩石的破坏模式发现,岩石表观裂纹与轴围压比存在显著关联,当轴围压比较低时,岩石侧面及端面裂纹较少,随着轴围压比的提高,岩石表观裂纹明显增加.通过对岩石扫描后横向及纵向切片分析发现,岩石内部同时存在环向和径向裂纹,且岩石破坏由贯穿型剪切裂纹控制.同时可以发现,非静水压条件下岩石的破坏可分为中心圆台形岩块和周边破碎岩块 2部分,当轴压增加时岩石的破坏程度加剧,而围压的提升则使得岩石破坏程度降低.