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预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律
被引量：
20
1
作者
王爱文
高乾书
+2 位作者
潘一山
宋义敏
李岚
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期959-972,共14页
基于煤的冲击倾向性测定方法进行预制钻孔煤样单轴加载试验,研究钻孔煤样的冲击倾向性变化规律,引入破碎颗粒分形维数与新增表面积,分析钻孔煤样破碎过程中的能量耗散规律。结果表明:(1)钻孔使试样以剪切劈裂破坏形式转变为在孔洞两侧...
基于煤的冲击倾向性测定方法进行预制钻孔煤样单轴加载试验,研究钻孔煤样的冲击倾向性变化规律,引入破碎颗粒分形维数与新增表面积,分析钻孔煤样破碎过程中的能量耗散规律。结果表明:(1)钻孔使试样以剪切劈裂破坏形式转变为在孔洞两侧孕育、融合裂隙并在岩桥之间产生贯穿裂纹的破坏形式,同时伴随塌孔现象。随钻孔排数增多,钻孔试样呈现出应力峰前塑性损伤逐渐增大,峰值强度降低、积聚弹性能减少,峰后破坏耗时延长、耗能提升的趋势,且单轴抗压强度、冲击能量指数、弹性能量指数均逐渐降低,动态破坏时间显著升高,冲击倾向性逐渐减弱。(2)试样破碎颗粒分形维数与新增表面积具有良好的负相关性:试样破碎程度越低,分形维数越高,新增表面积越小。(3)试样应力峰前能量的输入、耗散与新增表面积无明显关系。峰后能量释放及耗散规律与破碎颗粒新增表面积变化规律一致,新增表面积越大则峰后耗能越多。受加载速率及钻孔布置影响峰后能量差值与新增表面积变化呈"U"形变化趋势。钻孔减缓了试样峰后能量释放与能量耗散速率,且二者降低幅值较为相近,单孔试样降低约17.0%,双孔试样降低约68.3%,三孔试样降低约70.8%。钻孔卸压可以降低峰前积聚的应变能,降低峰后单位时间内释放的能量,使得不易发生动力破坏。
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关键词
冲击地压
钻孔卸压
分形维数
破碎颗粒表面积
能量耗散规律
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职称材料
煤岩组合体冲击动力学特征试验研究
被引量：
24
2
作者
杨科
刘文杰
+4 位作者
马衍坤
窦礼同
刘帅
魏祯
许日杰
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期2569-2581,共13页
为探究冲击荷载作用下煤岩组合体承载结构的动力学响应特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统结合超高速摄像机,设计开展了4种典型岩样与相同煤样水平层状复合而形成的煤岩组合体冲击压缩试验,对比分析了应力波由岩入煤情况下,煤...
为探究冲击荷载作用下煤岩组合体承载结构的动力学响应特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统结合超高速摄像机,设计开展了4种典型岩样与相同煤样水平层状复合而形成的煤岩组合体冲击压缩试验,对比分析了应力波由岩入煤情况下,煤岩组合体应力波传播规律、动态应力-应变关系、能量耗散规律及破坏失稳特征。研究结果表明:①煤岩组合体与入射杆波阻抗匹配效果的差异性对应力波传播的影响随冲击速度的增大逐渐减弱。②随冲击速度的增大,煤岩组合体最大动态峰值应力和峰值应变具有明显的应变率效应,入射能呈线性增大且与试样无关,反射能占比近似呈线性降低,最大动态峰值应力和吸收能占比近似呈幂函数增大。③冲击荷载作用下,煤岩组合体宏观裂隙起裂大多发生在远离煤岩交界面且强度相对较低的煤体或岩石端部,当裂隙发育至煤岩界面处,且裂纹尖端应力大于“弱化”煤岩强度时,裂隙将越过煤岩界面继续发育。④煤岩组合体冲击破坏时,在组合体动力显现影响程度方面,呈现出冲击速度大于岩石强度,岩石强度大于波阻抗匹配效果的规律。⑤相同冲击速度下,随着岩石强度的增大,岩组分更多起到能量的积聚和传递作用,岩石模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,煤岩组合体动力显现逐渐向煤体转移,煤体破坏程度逐渐增大,煤样破碎颗粒逐渐由块状向粉状过渡,煤样破碎块体块度平均粒径降低,煤岩组合体分形维数逐渐增大。研究结果对动压巷道围岩控制提供了基础研究。
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关键词
煤岩组合体
SHPB
动态应力-应变关系
能量耗散规律
破碎特征
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职称材料
不同倾角充填节理相似岩体动力特性试验研究
3
作者
王智德
吴洋
+5 位作者
杨文东
吝曼卿
祝文化
胡世士
魏巍
邸月康
《爆破》
2025年第3期46-53,共8页
节理裂隙的存在是影响岩体动力学性能的主要原因,以节理岩体中不同倾角和充填介质为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)完成了7种不同节理倾角、3类不同充填介质的节理试样的冲击试验,研究节理试样的动力特性、能量耗散规律。结果表...
节理裂隙的存在是影响岩体动力学性能的主要原因,以节理岩体中不同倾角和充填介质为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)完成了7种不同节理倾角、3类不同充填介质的节理试样的冲击试验,研究节理试样的动力特性、能量耗散规律。结果表明:(1)不同充填介质节理试样的应力-应变曲线差异明显,泥沙、石灰节理试样的应力-应变曲线在倾角α≤45°时表现出塑性破坏特征,α>45°时表现为脆性破坏,而石膏节理试样以脆性破坏为主,仅在α=45°时由于应力波传播的影响表现出塑性破坏;(2)同一充填介质节理试样的动态抗压强度随倾角α的增大先减小后增大,当α=45°时处于最小值,同一角度下3类节理试样的动态抗压强度关系为:石膏节理>石灰节理>泥沙节理,与节理充填介质单轴抗压强度的大小关系一致;(3)3组试样的各能量比随倾角α的增大呈现不同趋势,反射能量比随倾角α增大先增大后减小,在α=45°时达到最大值,透射能量比和吸收能量比随节理倾角α增大先减小后增大,在α=45°时达到最小值。
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关键词
SHPB
节理倾角
充填介质
动力特性
能量耗散规律
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职称材料
题名
预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律
被引量：
20
1
作者
王爱文
高乾书
潘一山
宋义敏
李岚
机构
辽宁工程技术大学力学与工程学院
辽宁工程技术大学冲击地压研究院
北方工业大学土木工程学院
中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期959-972,共14页
基金
国家自然科学基金面上资助项目(51974150)
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804208)
2018年新疆维吾尔自治区天池百人计划(柔性人才)支撑计划资助项目。
文摘
基于煤的冲击倾向性测定方法进行预制钻孔煤样单轴加载试验,研究钻孔煤样的冲击倾向性变化规律,引入破碎颗粒分形维数与新增表面积,分析钻孔煤样破碎过程中的能量耗散规律。结果表明:(1)钻孔使试样以剪切劈裂破坏形式转变为在孔洞两侧孕育、融合裂隙并在岩桥之间产生贯穿裂纹的破坏形式,同时伴随塌孔现象。随钻孔排数增多,钻孔试样呈现出应力峰前塑性损伤逐渐增大,峰值强度降低、积聚弹性能减少,峰后破坏耗时延长、耗能提升的趋势,且单轴抗压强度、冲击能量指数、弹性能量指数均逐渐降低,动态破坏时间显著升高,冲击倾向性逐渐减弱。(2)试样破碎颗粒分形维数与新增表面积具有良好的负相关性:试样破碎程度越低,分形维数越高,新增表面积越小。(3)试样应力峰前能量的输入、耗散与新增表面积无明显关系。峰后能量释放及耗散规律与破碎颗粒新增表面积变化规律一致,新增表面积越大则峰后耗能越多。受加载速率及钻孔布置影响峰后能量差值与新增表面积变化呈"U"形变化趋势。钻孔减缓了试样峰后能量释放与能量耗散速率,且二者降低幅值较为相近,单孔试样降低约17.0%,双孔试样降低约68.3%,三孔试样降低约70.8%。钻孔卸压可以降低峰前积聚的应变能,降低峰后单位时间内释放的能量,使得不易发生动力破坏。
关键词
冲击地压
钻孔卸压
分形维数
破碎颗粒表面积
能量耗散规律
Keywords
rockburst
borehole pressure relief
fractal dimension
surface area of broken particles
energy dissipation laws
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
煤岩组合体冲击动力学特征试验研究
被引量：
24
2
作者
杨科
刘文杰
马衍坤
窦礼同
刘帅
魏祯
许日杰
机构
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
合肥综合性国家科学中心能源研究院
东北大学资源与土木工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期2569-2581,共13页
基金
国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点资助项目(U21A20110)
安徽省高等学校研究生科研资助项目(YJS20210390)
安徽省“115”产业创新团队资助项目。
文摘
为探究冲击荷载作用下煤岩组合体承载结构的动力学响应特征,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统结合超高速摄像机,设计开展了4种典型岩样与相同煤样水平层状复合而形成的煤岩组合体冲击压缩试验,对比分析了应力波由岩入煤情况下,煤岩组合体应力波传播规律、动态应力-应变关系、能量耗散规律及破坏失稳特征。研究结果表明:①煤岩组合体与入射杆波阻抗匹配效果的差异性对应力波传播的影响随冲击速度的增大逐渐减弱。②随冲击速度的增大,煤岩组合体最大动态峰值应力和峰值应变具有明显的应变率效应,入射能呈线性增大且与试样无关,反射能占比近似呈线性降低,最大动态峰值应力和吸收能占比近似呈幂函数增大。③冲击荷载作用下,煤岩组合体宏观裂隙起裂大多发生在远离煤岩交界面且强度相对较低的煤体或岩石端部,当裂隙发育至煤岩界面处,且裂纹尖端应力大于“弱化”煤岩强度时,裂隙将越过煤岩界面继续发育。④煤岩组合体冲击破坏时,在组合体动力显现影响程度方面,呈现出冲击速度大于岩石强度,岩石强度大于波阻抗匹配效果的规律。⑤相同冲击速度下,随着岩石强度的增大,岩组分更多起到能量的积聚和传递作用,岩石模式由劈裂破坏向剪切破坏转变,煤岩组合体动力显现逐渐向煤体转移,煤体破坏程度逐渐增大,煤样破碎颗粒逐渐由块状向粉状过渡,煤样破碎块体块度平均粒径降低,煤岩组合体分形维数逐渐增大。研究结果对动压巷道围岩控制提供了基础研究。
关键词
煤岩组合体
SHPB
动态应力-应变关系
能量耗散规律
破碎特征
Keywords
coal-rock combined samples
SHPB
dynamic stress-strain relationship
energy dissipation law
broken characteristics
分类号
TD45 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
不同倾角充填节理相似岩体动力特性试验研究
3
作者
王智德
吴洋
杨文东
吝曼卿
祝文化
胡世士
魏巍
邸月康
机构
武汉理工大学土木工程与建筑学院
出处
《爆破》
2025年第3期46-53,共8页
基金
国家自然科学基金(No.42077228、No.51374163)
磷资源开发利用教育部工程研究中心开放基金资助(No.LKF202004)
武汉市城乡建设委员会科技计划项目(武城建[2017]12号-201740、武城建[2019]68号-201941)。
文摘
节理裂隙的存在是影响岩体动力学性能的主要原因,以节理岩体中不同倾角和充填介质为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)完成了7种不同节理倾角、3类不同充填介质的节理试样的冲击试验,研究节理试样的动力特性、能量耗散规律。结果表明:(1)不同充填介质节理试样的应力-应变曲线差异明显,泥沙、石灰节理试样的应力-应变曲线在倾角α≤45°时表现出塑性破坏特征,α>45°时表现为脆性破坏,而石膏节理试样以脆性破坏为主,仅在α=45°时由于应力波传播的影响表现出塑性破坏;(2)同一充填介质节理试样的动态抗压强度随倾角α的增大先减小后增大,当α=45°时处于最小值,同一角度下3类节理试样的动态抗压强度关系为:石膏节理>石灰节理>泥沙节理,与节理充填介质单轴抗压强度的大小关系一致;(3)3组试样的各能量比随倾角α的增大呈现不同趋势,反射能量比随倾角α增大先增大后减小,在α=45°时达到最大值,透射能量比和吸收能量比随节理倾角α增大先减小后增大,在α=45°时达到最小值。
关键词
SHPB
节理倾角
充填介质
动力特性
能量耗散规律
Keywords
SHPB
joint angles
filling material
dynamic characteristics
energy dissipation law
分类号
TD235.3 [矿业工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
预制钻孔煤样冲击倾向性及能量耗散规律
王爱文
高乾书
潘一山
宋义敏
李岚
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
20
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
煤岩组合体冲击动力学特征试验研究
杨科
刘文杰
马衍坤
窦礼同
刘帅
魏祯
许日杰
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
24
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
不同倾角充填节理相似岩体动力特性试验研究
王智德
吴洋
杨文东
吝曼卿
祝文化
胡世士
魏巍
邸月康
《爆破》
2025
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职称材料
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