冻融作用下条带状磁铁石英岩损伤机理试验研究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-08-08 09:19:19

作者

严加驹邵国梁夏冬贾淯斐
单位

华北理工大学矿业工程学院河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北省矿区生态恢复产业技术研究院河北省矿山绿色智能开采技术创新中心东北大学资源与土木工程学院
摘要

我国寒区矿产资源丰富，随着高寒地区资源开发强度的逐渐加大，众多寒区岩土工程问题日益突出，研究冻融作用下岩石损伤演化机理，对寒区岩土工程建设和灾害防治具有重要意义。为探究冻融作用对岩石的损伤劣化规律，本文以研山铁矿东帮边坡条带状磁铁石英岩为研究对象，对冻融区间[-20，20]℃、最长冻融周期为280次的条带状磁铁石英岩开展了力学与声发射试验，获得该岩石不同冻融周期的力学、声发射特征参数，结合冻融损伤理论，进一步探究适宜于该岩石的冻融损伤机理，建立基于声发射特征参数的高(冻融周期≥70次)、低(干燥、饱水、冻融周期≤40次)冻融周期的损伤本构模型。研究结果表明：低冻融周期条带状磁铁石英岩的峰值强度，弹性模量，声发射撞击数、累计振铃计数、累计能量的降低幅度均明显高于高冻融周期的岩样；冻融40周期前后，岩样单一b值呈先降后升趋势；随冻融周期的增加，大震级撞击数的下降幅度高于小震级；低冻融周期岩样的冻融损伤机制以第一类冻融损伤理论为主导，高冻融周期岩样的冻融损伤机制为第一和第二类冻融损伤理论共同主导；低冻融周期岩样以脆性破坏模式为主，高冻融周期岩样的破坏模式由脆性逐渐向延性过渡；基于声发射累计振铃计数，建立了高、低冻融周期岩石的损伤变量耦合关系式，推导了高、低冻融周期岩石的冻融损伤模型，并对其进行了初步验证。
关键词

条带状磁铁石英岩冻融循环损伤模型声发射
文章目录

1 试样制备及试验方案
1.1 试样采集与制备
1.2 试验方案设计
2 条带状磁铁石英岩冻融损伤机理分析
3 冻融作用下条带状磁铁石英岩声发射振铃计数变化特征
4 基于累计振铃计数的损伤变量耦合关系
5 结论
引用格式

严加驹,邵国梁,夏冬,等.冻融作用下条带状磁铁石英岩损伤机理试验研究[J/OL].煤炭科学技术,1-12[2024-08-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20240807.1537.001.html.