预制孔洞煤样冲击力学特性及能量耗散试验研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 2; pp. 92 - 103
• Main Authors: 何杰, 吴拥政, 孙卓越, 李军臣
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭科学研究总院煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 100013 2024; 天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013; 中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013; 煤炭科学研究总院有限公司开采研究分院,北京 100013
• Subjects: 分离式霍普金森压杆; 孔洞; energy dissipation; rock dynamics; bore hole; 力学特性; 能量耗散; split hopkinson pressure bar; 岩石动力学; mechanical properties
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1789

TU45; 为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径 50 mm,高 50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展 8个孔洞尺寸和 3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性.结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力-应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段.同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由 0增大至 8mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快-慢分区特征.与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹-剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱.②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成.随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致.研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持.