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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
不同加载速率下青砂岩破裂演化规律及能量利用效率分析
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  • 作者

    赵环帅潘永泰乔鑫王星宇余超黄嘉诚

  • 单位

    中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院中国矿业大学(北京)矿山与城市固废资源化工程研究中心

  • 摘要
    为研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率,基于室内试验进行青砂岩细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,采用颗粒流程序,研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线与应力链分布特征,从破裂特征与裂纹特点方面分析青砂岩的破裂演化规律,并分析青砂岩破裂过程中的能量利用效率。结果表明:(1)青砂岩在破裂过程中,应力-应变曲线表现为峰前线弹性、峰前塑性变形和峰后逐步失稳阶段,拉力链导致青砂岩裂纹扩展,最终破裂是压力和拉力链相互作用的结果。(2)不同加载速率下,青砂岩破裂可分为剪切破裂、贯穿破裂及混合多级破裂阶段,剪切与贯穿破裂阶段是剪切力起主要作用,而混合多级破裂是拉伸力主导的破裂模式。拉伸裂纹在破裂过程中起主导作用,生成速率明显高于剪切裂纹,总裂纹生成速率达2400.81 m/s。(3)青砂岩断裂能的演化可分为缓慢增加、急剧增大与趋于稳定阶段,在加载速率为0.05 m/s时,最大能量利用效率为0.88‰。研究结果不仅从细观层面对岩石破裂演化规律及能量利用效率进行了初步探索,也可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导。
  • 关键词

    青砂岩加载速率颗粒流程序力学特性力链断裂能

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