采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (5): 920-933.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0675

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基于NSCB冲击试验的不同层理间距砂岩能量演化及损伤特性#br#

王雁冰1,2,宋佳辉2,付代睿2,吴后为2,龙永东2   

  1. 1. 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室,北京100011;
    2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083
  • 出版日期:2024-09-15 发布日期:2024-09-14
  • 通讯作者: 王雁冰,E-mail: wangyanbing@cumtb.edu.cn,Tel: 18811671740
  • 作者简介:王雁冰(1987— ),男,山东省潍坊市人,副教授,博士生导师,从事岩石动力学和岩土爆破方面的研究。
  • 基金资助:
    煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室开放基金项目(GJNY-21-41-06);国家重点研发计划项目(2021YFC2902103);中国矿业大学(北京)越崎青年学者项目(800015Z11A24)

Energy evolution and damage characteristics of sandstone with different bedding spacing based on NSCB impact test#br#

  • Online:2024-09-15 Published:2024-09-14

摘要: 采用分离式霍普金森压杆试验系统(SHPB),对层理间距6、8、10 mm的直切槽半圆砂岩试件(NSCB)进行动态冲击试验,利用高速相机记录其破坏形态,分析砂岩在不同层理间距条件下的应力、应变响应特征,能量演化特性以及各阶段的能量演化持续时间,并对其损伤特性进行分析。利用离散格子弹簧模型(DLSM)模拟不同层理间距条件下砂岩试件的动态断裂过程,分析其层理间岩石基质的应力、应变、能量演化及损伤特性,并根据动能演化曲线分析其总动能和损失动能耗散情况。结果表明:砂岩动态断裂形态和应力、应变特性受层理间距改变影响明显。当层理间距增大时次生裂纹减少,裂纹扩展速度增大,同时应力、应变峰值增大。能量演化各阶段持续时间均随裂纹扩展速度增大而缩短,可释放弹性应变能峰值随层理间距增大而减小,总吸收能和耗散能峰值则不断增大。层理间距较大时,损伤曲线增长速率在前期较大,后期衰减减小,层理间岩石基质越远离切缝中线,后期损伤累积速度衰减明显。层理间岩石基质的应力、应变及能量演化曲线峰值随层理间距增大而降低,其相关性随岩石基质远离切缝中线而减弱。

关键词: SHPB, NSCB, 层理间距, 能量演化, 损伤演化, 数值模拟

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