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金属矿山 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (10): 45-52.

• 采矿工程 • 上一篇    下一篇

泥岩动态冲击力学响应及裂纹演化试验研究

耿昊1 杨江坤2 宋彦琦2 马宏发2 郑俊杰2 杨俊涛2   

  1. 1. 国能北电胜利能源有限公司,内蒙古 锡林浩特 026000;2. 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083
  • 出版日期:2023-10-15 发布日期:2023-11-02

  • Online:2023-10-15 Published:2023-11-02

摘要: 为探究冲击载荷作用下泥岩的动态力学响应及裂纹扩展规律,利用室内霍普金森冲击试验系统结合高 速摄像采集手段,对泥岩展开了 7 种不同冲击速度的动态压缩实验。 讨论了不同冲击速度下泥岩的应力应变曲 线、破 坏特征等力学行为;利用高速摄像捕捉整个破坏过程,从细观角度分析其裂纹扩展过程,同时利用数字图像处理分 析 岩石在冲击过程中位移场及能量演化特征。 研究结果表明:随着冲击速度的增加,冲击应变率和动态抗压屈服强 度 呈线性增加趋势变化,泥岩的峰后塑性增强;在冲击载荷作用下破坏形态呈渐进式发展,大致可分为“劈裂型”、 “粉脆 型”和“粉碎型”;根据高速摄像采集图像可以发现,动态冲击作用下泥岩的裂纹扩展可分为无损段、起裂段、扩 展段和 破裂段,且冲击速度越大,裂纹在扩展段的发展越错综复杂,岩石劣化区更加破碎;冲击过程中,随着裂纹的演化,位 移 场从连续向不连续发展,且最大位移量表现出率相关性。 动载冲击下泥岩的能量演化特征具有明显的率相关性, 能 量随着冲击速度的增加而增加。 泥岩在应力峰前阶段以弹性能存储为主,峰后阶段耗散能急剧增加,弹性能释放, 造 成泥岩破碎失稳。